Sự đánh đổi sự không chắc chắn ở quy mô nguyên tử hàng ngày

1 · Dự đoán

Ở quy mô của một nguyên tử đơn lẻ (khoảng một nanomet), độ bất định động lượng tối thiểu so sánh như thế nào giữa một loạt các kích thước giam cầm?

• Δp_min tỷ lệ nghịch với Δx - việc nhân đôi vùng giam cầm sẽ giảm một nửa độ bất định động lượng tối thiểu.
• Δp_min tỷ lệ thuận với Δx.
• Chúng không liên quan một cách đơn giản.

2 · Thiết lập

1. Mở cài đặt trước position-momentum-tradeoff và nhấn Reset. Giá trị đặt trước này khám phá sự giam cầm ở quy mô gần nguyên tử (nanomet).
2. Kích hoạt tính năng đọc độ bất định động lượng tối thiểu.
3. Đặt vùng giam giữ Δx cho mỗi lần thử và ghi lại độ không đảm bảo động lượng tối thiểu có thể có.

3 · Thu thập dữ liệu

Vẽ biểu đồ Δp (trục y) so với 1/Δx (trục x) cho ba lần thử của bạn. Đường có thẳng qua gốc tọa độ không?

4 · Phân tích

1. Đối với một lần dùng thử, hãy tính Δp_min = ℏ/(2Δx) bằng cách sử dụng ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. So sánh với bảng.
2. Xác nhận dữ liệu của bạn thể hiện tỷ lệ nghịch đảo rõ ràng: nhân đôi Δx chính xác làm đôi Δp_min. Giải thích lý do tại sao mối quan hệ nghịch đảo cụ thể này (chứ không phải là nghịch đảo bình phương ) lại diễn ra trực tiếp từ biểu mẫu Δx·Δp ≥ ℏ/2 của nguyên tắc bất định.

5 · Gia hạn

1. Các mô hình ban đầu (tiền lượng tử) đã tưởng tượng các electron quay quanh hạt nhân trên những đường đi chính xác, được xác định rõ ràng – giống như các hành tinh nhỏ. Giải thích tại sao nguyên lý bất định ở quy mô nguyên tử làm cho quỹ đạo có vị trí xác định, động lượng xác định như vậy về cơ bản là không thể, thay vào đó thúc đẩy hình ảnh 'đám mây điện tử'.
2. So sánh các giá trị Δp của bạn tại đây (thang nguyên tử, giới hạn nanomet) với thí nghiệm gamma-confinement (thang hạt nhân, giới hạn femtomet, Δx). nhỏ hơn năm bậc. Giải thích tại sao việc giam giữ một hạt 100 ,000× chặt chẽ hơn lại tạo ra độ không đảm bảo động lượng tối thiểu lớn hơn 100 ,000×.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm