Heisenbergov princíp neurčitosti: poloha verzus hybnosť

1 · Predikuj

Keď uzavrieš elektrón do menšej a menšej oblasti priestoru (znižujúc neurčitosť jeho polohy), zmenšuje sa aj minimálna možná neurčitosť jeho hybnosti, alebo rastie?

• 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.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu Heisenbergov elektrón a stlač Resetovať.
2. Zapni odčítanie minimálnej neurčitosti hybnosti.
3. Nastav neurčitosť polohy Δx pre každý pokus a zaznamenaj minimálnu možnú neurčitosť hybnosti.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj Δp (os y) verzus 1/Δx (os x) pre svoje tri pokusy. Je priamka rovná cez začiatok?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj Δp_min = ℏ/(2Δx) s ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Porovnaj s tabuľkou.
2. 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.

5 · Rozšír

1. 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.
2. 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.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky