Moderná fyzika
Kompromis poloha–hybnosť
Široké Δx verzus nízke K — preskúmaj kompromis medzi rozptylom polohy a hybnosti.
Kompromis poloha–hybnosť — interaktívna simulácia Moderná fyzika. Široké Δx verzus nízke K — preskúmaj kompromis medzi rozptylom polohy a hybnosti. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Poloha–hybnosť
Široké Δx verzus nízke K — preskúmaj kompromis medzi rozptylom polohy a hybnosti.
Pri širokej polohovej schránke (Δx ≈ 1 nm) a nízkej energii elektrónu (malé K) je rozptyl hybnosti Δp skromný — kompromis medzi vedením, kde častica je, a ako sa hýbe. Porovnaj s predvolbou tesného Heisenbergovho elektrónu: zúženie Δx vyženie Δp nahor, takže súčin neurčitostí zostáva nad ℏ/2.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Kompromis rozptylov
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
Na merítku jedného atómu (zhruba nanometer), ako sa minimálna neurčitosť hybnosti porovnáva naprieč rozsahom veľkostí uzavretia?
Predikcie na zváženie
- Δp_min je nepriamo úmerné Δx — zdvojnásobenie oblasti uzavretia prepolovuje minimálnu neurčitosť hybnosti.
- Δp_min je priamo úmerné Δx.
- Nie sú v jednoduchom vzťahu.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Oblasť uzavretia Δx (nm)
Čo meriaš:
- Neurčitosť hybnosti Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu kompromis poloha–hybnosť a stlač Resetovať. Táto predvolba skúma uzavretie blízko atómového (nanometrového) merítka.
- Zapni odčítanie minimálnej neurčitosti hybnosti.
- Nastav oblasť uzavretia Δx pre každý pokus a zaznamenaj minimálnu možnú neurčitosť hybnosti.
Riadiaca rovnica
Škálovanie princípu neurčitosti — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Keďže Δp_min = ℏ/(2Δx), minimálna neurčitosť hybnosti rastie presne ako 1/Δx — zutesnenie polohového uzavrenia akýmkoľvek činiteľom uvoľňuje istotu hybnosti tým istým činiteľom.
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.
- Potvrď, že tvoje údaje ukazujú čistú nepriamu úmernosť: zdvojnásobenie Δx presne prepolovuje Δp_min. Vysvetli, prečo tento špecifický nepriamy vzťah (nie napríklad inverzný štvorec) priamo vyplýva z tvaru Δx·Δp ≥ ℏ/2 princípu neurčitosti.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Skoré (predkvantové) modely si predstavovali elektróny obiehajúce jadro na presných, dobre definovaných dráhach — ako drobné planéty. Vysvetli, prečo princíp neurčitosti na atómovom merítku robí takúto určitú-polohu, určitú-hybnosť dráhu fundamentálne nemožnou, motivujúc predstavu „elektrónového oblaku“ namiesto toho.
- Porovnaj svoje hodnoty Δp tu (atómové merítko, nanometrové uzavretie) s experimentom gama uzavretie (jadrové merítko, femtometrové uzavretie, o päť rádov menšie Δx). Vysvetli, prečo uzavretie častice 100,000× tesnejšie produkuje 100,000× väčšiu minimálnu neurčitosť hybnosti.
- 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 kompromise poloha–hybnosť
- Vyber aparatúru neurčitosti
- Stlač Prehrať
- Ostrejšia poloha, širšie 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 →