Moderná fyzika
Heisenbergov elektrón
Zužuj Δx alebo zvyšuj K — skontroluj Δx·Δp ≥ ℏ/2 na pruhu.
Heisenbergov elektrón — interaktívna simulácia Moderná fyzika. Zužuj Δx alebo zvyšuj K — skontroluj Δx·Δp ≥ ℏ/2 na pruhu. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Princíp neurčitosti
Zúž Δx alebo zvýš K — skontroluj Δx·Δp ≥ ℏ/2 na ukazovateli.
Uzavri elektrón do Δx ≈ 0.1 nm (atómové merítko). Rozptyl hybnosti Δp je aspoň ℏ/(2Δx), takže Δx·Δp ≥ ℏ/2. Stlač Prehrať: uzavretacia schránka mierne dýcha a krivky ψ / |ψ|² oscilujú ako vlnový balík hmoty. Zúženie Δx alebo zvýšenie kinetickej energie K zväčšuje súčin zobrazený na ukazovateli.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Kompromis
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Keď uzavrieš elektrón do menšej a menšej oblasti priestoru (znižujúc neurčitosť jeho polohy), zmenšuje sa aj minimálna možná neurčitosť jeho hybnosti, alebo rastie?
Predikcie na zváženie
- Rastie — neurčitosť polohy a hybnosti sa vymieňajú navzájom; presnejšie uzavretie polohy núti hybnosť stať sa menej istou.
- Zmenšuje sa spolu s neurčitosťou polohy.
- Neurčitosť hybnosti nezávisí na neurčitosti polohy.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Neurčitosť polohy Δx (nm)
Čo meriaš:
- Neurčitosť hybnosti Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Heisenbergov elektrón a stlač Resetovať.
- Zapni odčítanie minimálnej neurčitosti hybnosti.
- Nastav neurčitosť polohy Δx pre každý pokus a zaznamenaj minimálnu možnú neurčitosť hybnosti.
Riadiaca rovnica
Heisenbergov princíp neurčitosti — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Poloha a hybnosť nemôžu byť nikdy obe známe s neobmedzenou presnosťou súčasne: Δx·Δp ≥ ℏ/2, kde ℏ = h/2π. Presnejšie známa poloha núti hybnosť stať sa zodpovedajúco menej istou.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj Δp_min = ℏ/(2Δx) s ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Porovnaj s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo súčin Δx·Δp_min je presne ten istý (ℏ/2) v každom pokuse — princíp neurčitosti stanovuje pevnú dolnú hranicu na SÚČIN dvoch neurčitostí, nie na každú samostatne.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Princíp neurčitosti nie je o neohrabaných meracích prístrojoch vyrušujúcich časticu — je to fundamentálna vlastnosť samotných kvantových stavov, pravdivá aj s dokonalými meracími zariadeniami. Vysvetli, prečo „vyrušenie meraním“ je bežný, ale neúplný spôsob, ako opísať tento princíp.
- Pre bejzbalovú loptičku (omnoho hmotnejšiu než elektrón) uzavretie jej polohy do milimetra stále dáva smiešne malú minimálnu neurčitosť hybnosti v porovnaní s jej skutočnou hybnosťou. Vysvetli, prečo kvantová neurčitosť je badateľná len pre veľmi ľahké častice ako elektróny.
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.2 Quantum physics
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Vitaj pri Heisenbergovom elektróne
- Vyber aparatúru neurčitosti
- Stlač Prehrať
- Rozptyl v x a p
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →