Kompromis neurčitosti na bežnom atómovom merítku

1 · Predikuj

Na merítku jedného atómu (zhruba nanometer), ako sa minimálna neurčitosť hybnosti porovnáva naprieč rozsahom veľkostí uzavretia?

• Δp_min je nepriamo úmerné Δx — zdvojnásobenie oblasti uzavretia prepolovuje minimálnu neurčitosť hybnosti.
• Δp_min je priamo úmerné Δx.
• Nie sú v jednoduchom vzťahu.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu kompromis poloha–hybnosť a stlač Resetovať. Táto predvolba skúma uzavretie blízko atómového (nanometrového) merítka.
2. Zapni odčítanie minimálnej neurčitosti hybnosti.
3. Nastav oblasť uzavretia 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. 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.

5 · Rozšír

1. 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.
2. 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.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky