Modern fysik
heisenbergelektron
Dra ihop Δx eller höj K — kontrollera Δx·Δp ≥ ℏ/2 på stapeln.
heisenbergelektron — interaktiv Modern fysik-simulering. Dra ihop Δx eller höj K — kontrollera Δx·Δp ≥ ℏ/2 på stapeln. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
osäkerhetsrelationen
Dra åt Δx eller höj K — kontrollera Δx·Δp ≥ ℏ/2 på stapeln.
Spärra in en elektron i Δx ≈ 0.1 nm (atomär skala). Rörelsemängdsspridningen Δp är minst ℏ/(2Δx), så Δx·Δp ≥ ℏ/2. Tryck på Spela: inspärrningslådan andas lätt och kurvorna ψ / |ψ|² svänger som ett materievågpaket. Att dra åt Δx eller höja rörelseenergin K ökar produkten som visas på stapeln.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Avvägning
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
Om du spärrar in en elektron i ett allt mindre område av rummet (mindre osäkerhet i dess läge), krymper då också den minsta möjliga osäkerheten i dess rörelsemängd, eller växer den?
Förutsägelser att väga
- Den växer — osäkerheten i läge och rörelsemängd motverkar varandra; att bestämma läget mer exakt tvingar rörelsemängden att bli mindre säker.
- Den krymper tillsammans med lägesosäkerheten.
- Rörelsemängdsosäkerheten beror inte på lägesosäkerheten.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Positionsosäkerhet Δx (nm)
Det du mäter:
- Rörelsemängdsosäkerhet Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Heisenberg-elektronen och tryck på Återställ.
- Aktivera avläsningen av minsta rörelsemängdsosäkerhet.
- Ställ in lägesosäkerheten Δx för varje försök och notera minsta möjliga rörelsemängdsosäkerhet.
Styrande ekvation
Heisenbergs osäkerhetsrelation — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Läge och rörelsemängd kan aldrig båda vara kända med obegränsad precision samtidigt: Δx·Δp ≥ ℏ/2, där ℏ = h/2π. Ett mer exakt känt läge tvingar rörelsemängden att bli motsvarande mindre säker.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök Δp_min = ℏ/(2Δx) med ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Jämför med tabellen.
- Förklara varför produkten Δx·Δp_min är exakt densamma (ℏ/2) i varje försök — osäkerhetsrelationen sätter en fast undre gräns för PRODUKTEN av de två osäkerheterna, inte för någon av dem ensam.
Var det här syns utanför labbet
- Osäkerhetsrelationen handlar inte om klumpiga mätinstrument som stör en partikel — den är en grundläggande egenskap hos kvanttillstånden själva, sann även med perfekt mätutrustning. Förklara varför 'mätstörning' är ett vanligt men ofullständigt sätt att beskriva denna princip.
- För en baseboll (mycket massivare än en elektron) ger det att spärra in dess läge inom en millimeter fortfarande en absurt liten minsta rörelsemängdsosäkerhet jämfört med dess faktiska rörelsemängd. Förklara varför kvantosäkerhet bara märks för mycket lätta partiklar som elektroner.
- 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
- Välkommen till Heisenberg-elektronen
- Välj osäkerhetsuppställningen
- Tryck på Spela
- Spridning i x och p
- Öppna panelen Egenskaper
- Du klarade det!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.