Heisenbergs osäkerhetsrelation: Läge kontra rörelsemängd

1 · Förutsäg

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?

• 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.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Heisenberg-elektronen och tryck på Återställ.
2. Aktivera avläsningen av minsta rörelsemängdsosäkerhet.
3. Ställ in lägesosäkerheten Δx för varje försök och notera minsta möjliga rörelsemängdsosäkerhet.

3 · Samla data

Rita Δp (y-axeln) mot 1/Δx (x-axeln) för dina tre försök. Är linjen rak genom origo?

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök Δp_min = ℏ/(2Δx) med ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Jämför med tabellen.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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.
2. 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.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik