Zasada nieoznaczoności Heisenberga: położenie a pęd

1 · Prognoza

Jeśli uwięzisz elektron w coraz mniejszym regionie przestrzeni (zmniejszając nieoznaczoność położenia), czy minimalna możliwa nieoznaczoność pędu też maleje, czy rośnie?

• Rośnie — nieoznaczoności położenia i pędu wymieniają się między sobą; dokładniejsze uwięzienie położenia zmusza pęd do większej nieoznaczoności.
• Maleje razem z nieoznaczonością położenia.
• Nieoznaczoność pędu nie zależy od nieoznaczoności położenia.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset heisenberg-electron i naciśnij Reset.
2. Włącz odczyt minimalnej nieoznaczoności pędu.
3. Ustaw nieoznaczoność położenia Δx dla każdej próby i zapisz minimalną możliwą nieoznaczoność pędu.

3 · Zbieranie danych

Narysuj Δp (oś y) względem 1/Δx (oś x) dla trzech prób. Czy prosta przechodzi przez początek układu?

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz Δp_min = ℏ/(2Δx), używając ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Porównaj z tabelą.
2. Wyjaśnij, dlaczego iloczyn Δx·Δp_min jest dokładnie taki sam (ℏ/2) w każdej próbie — zasada nieoznaczoności wyznacza stałą dolną granicę na ILOCZYN obu nieoznaczoności, nie na żadną osobno.

5 · Rozszerzenie

1. Zasada nieoznaczoności nie mówi o niezdarnych przyrządach pomiarowych zaburzających cząstkę — to fundamentalna własność samych stanów kwantowych, prawdziwa nawet przy idealnym sprzęcie pomiarowym. Wyjaśnij, dlaczego „zaburzenie pomiarem” to częsty, ale niepełny opis tej zasady.
2. Dla piłki baseballowej (dużo masywniejszej od elektronu) uwięzienie położenia w milimetrze daje wciąż absurdalnie małą minimalną nieoznaczoność pędu w porównaniu z jej rzeczywistym pędem. Wyjaśnij, dlaczego kwantowa nieoznaczoność jest zauważalna tylko dla bardzo lekkich cząstek jak elektrony.

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu