Gündelik Atom Ölçeğinde Belirsizlik Değişimi

1 · Tahmin Et

Tek bir atom ölçeğinde (kabaca bir nanometre), minimum momentum belirsizliği çeşitli sınırlama boyutlarında nasıl karşılaştırılır?

2 · Kurulum

  1. Konum-momentum-değişim ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Bu ön ayar atomik (nanometre) ölçeğe yakın sınırlamayı araştırır.
  2. Minimum momentum belirsizliği okumasını etkinleştirin.
  3. Her deneme için sınırlama bölgesini Δx ayarlayın ve mümkün olan minimum momentum belirsizliğini kaydedin.

3 · Veri Toplayın

Sınırlandırma bölgesi Δx (nm)Momentum belirsizliği Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
0.50
1.00
2.00

Üç denemeniz için Δp'yi (y ekseni) 1/Δx'e (x ekseni) göre çizin. Çizgi orijinden düz mü geçiyor?

4 · Analiz et

  1. Bir deneme için, Δp_min = ℏ/(2Δx)'yi ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. kullanarak hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın.
  2. Verilerinizin temiz bir ters orantı gösterdiğini doğrulayın: Δx'i iki katına çıkarmak Δp_min'i tam olarak yarıya indirir. Bu spesifik ters ilişkinin (örneğin ters kare yerine) neden doğrudan belirsizlik ilkesinin Δx·Δp ≥ ℏ/2 formundan kaynaklandığını açıklayın.

5 · Uzat

  1. İlk (kuantum-öncesi) modeller, elektronların küçük gezegenler gibi hassas, iyi tanımlanmış yolları üzerinde bir çekirdeğin etrafında döndüğünü hayal ediyordu. Atomik ölçekteki belirsizlik ilkesinin böyle bir kesin konum, kesin momentum yörüngesini neden temelde imkansız hale getirdiğini ve bunun yerine 'elektron bulutu' resmini motive ettiğini açıklayın.
  2. Buradaki Δp değerlerinizi (atomik ölçek, nanometre sınırlaması, Δx ~ 1 nm) gama sınırlama deneyinin (nükleer ölçek, femtometre sınırlaması, Δx ~ 1 fm) — altı kat daha küçük — ile karşılaştırın. Bir parçacığı bu kadar daha sıkı bir şekilde sınırlandırmanın neden karşılık gelen daha büyük minimum momentum belirsizliği ürettiğini ve herhangi iki spesifik deneme arasındaki tam oranın neden sadece ölçek farkına değil, her deneyde seçtiğiniz Δx değerlerine de bağlı olduğunu açıklayın.

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

Belirsizlik İlkesi Ölçeklendirmesi

Δp_min = ℏ/(2Δx), minimum momentum belirsizliği tam olarak 1 /Δx olarak ölçeklendiğinden, konum sınırlamasını herhangi bir faktörle sıkılaştırmak momentum kesinliğini aynı faktör kadar gevşetir.

← Deneye geri dön

Modern Fizik

138 Ücretsiz Yazdırılabilir Fizik Laboratuvarı Çalışma Kağıdı