Compromisul incertitudinii la scara atomică de zi cu zi

1 · Prezice

La scara unui singur atom (aproximativ un nanometru), cum se compară incertitudinea minimă a impulsului peste un interval de mărimi de confinare?

2 · Montaj

  1. Deschide presetarea position-momentum-tradeoff și apasă Resetează. Această presetare explorează confinarea aproape de scara atomică (nanometru).
  2. Activează citirea incertitudinii minime a impulsului.
  3. Setează regiunea de confinare Δx pentru fiecare încercare și înregistrează incertitudinea minimă posibilă a impulsului.

3 · Colectează date

Regiunea de confinare Δx (nm)Incertitudinea impulsului Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
0.50
1.00
2.00

Plotează Δp (axa y) în funcție de 1/Δx (axa x) pentru cele trei încercări. Linia este dreaptă prin origine?

4 · Analizează

  1. Pentru o încercare, calculează Δp_min = ℏ/(2Δx) folosind ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Compară cu tabelul.
  2. Confirmă faptul că datele tale arată o proporționalitate inversă curată: dublarea lui Δx înjumătățește exact Δp_min. Explică de ce această relație inversă specifică (în loc de, să zicem, pătrat invers) decurge direct din forma Δx·Δp ≥ ℏ/2 a principiului incertitudinii.

5 · Extinde

  1. Modelele timpurii (pre-cuantice) imaginau electroni orbitând un nucleu pe căi precise, bine definite — ca niște planete minusculе. Explică de ce principiul incertitudinii la scară atomică face o asemenea orbită cu poziție definită și impuls definit fundamental imposibilă, motivând în schimb imaginea „noralui de electroni”.
  2. Compară valorile tale Δp de aici (scară atomică, confinare de nanometru) cu cele ale experimentului gamma-confinement (scară nucleară, confinare de femtometru, cu Δx de cinci ordine de mărime mai mic). Explică de ce confinarea unei particule de 100.000× mai strâns produce o incertitudine minimă a impulsului de 100.000× mai mare.

Fizica din spatele acestui experiment

Scalarea principiului incertitudinii

Pentru că Δp_min = ℏ/(2Δx), incertitudinea minimă a impulsului scalează exact ca 1/Δx — strângerea confinării poziției cu orice factor slăbește certitudinea impulsului cu același factor.

← Înapoi la experiment

Fizică modernă

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit