O principedonneincertitude, également appelé principe d'incertitude de Heisenberg, a été énoncé pour la première fois dans 1927, par le physicien allemand WernerHeisenberg (1901-1976). Ce principe indique qu'il n'est pas possible de mesurer, simultanément et avec précision, quantités directement liées, telles que rapidité et positionner d'un corps.
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Résumé du principe d'incertitude
Le principe d'incertitude relie deux grandeurs, telles que la position et la quantité de mouvement ou l'énergie et le temps, par le produit des incertitudes des mesures effectuées sur celles-ci.
Selon le principe d'incertitude, plus la position d'un corps est précise, moins la mesure de sa quantité de mouvement est précise.
Le principe d'incertitude stipule qu'il nous est impossible de connaître, avec une précision totale et en même temps, deux grandeurs physiques liées, aussi appelées grandeurs canoniquement conjuguées.
Qu'est-ce que le principe d'incertitude de Heisenberg ?
O Le principe d'incertitude de Heisenberg est un étrange résultat théorique obtenu par des calculs dans le domaine de Mécanique quantique, dont la base est exactement ce principe. Grâce à la connaissance de la physique classique, on croyait que, connaissant la position de départ et la vitesse, plus spécifiquement la quantité de mouvement, d'un corps ou d'un système de corps, il serait possible de prédire son comportement dans le instants futurs. De cette façon, il serait possible de calculer postes plus tard, déterminer son trajectoire, valeurs de accélération,rapidité,énergie, etc. Cependant, le principe d'incertitude montre que même si nous avions le Suitenécessaire des instruments de mesure à portée de main, il ne nous serait pas possible de savoir, simultanément et avec précision, grandeur comme positionner et la quantitédansmouvement ouénergie et Pausedanstemps du même corps.
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Donc, selon ce principe, si nous pouvons déterminer la positionner d'un corps avec une précision totale, nous perdrons complètement la mesure de son la quantitédansmouvement, puisque l'imprécision à son sujet sera considérée comme infinie. De même, si l'on peut être sûr de la quantité de mouvement d'un corps, il ne sera pas possible de connaître sa position.
Idem pour les grands énergie et temps: si nous connaissons exactement la quantité d'énergie dans une particule, nous perdrons en précision dans les mesures de temps. De même, si nous savons combien de temps il a fallu pour qu'un événement se produise avec une particule particulière, nous perdrions totalement les informations sur la quantité d'énergie qu'elle contient.
En raison du principe d'incertitude, il est impossible que le niveau d'énergie le plus bas d'un corps soit égal à zéro.
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Toutes les grandeurs physiques ne sont pas liées les unes aux autres pour leur degré de précision. Il est possible, par exemple, de déterminer le énergie et le positionner d'une particule sans que la précision de ces mesures soit inversementproportionnel l'un l'autre.
De plus, le principe d'incertitude impose que le produit des incertitudes de deux quantités, telles que la position et la quantité de mouvement, soit toujours supérieur ou égal à constante de Planck (h) divisé par 4π. Il est courant, cependant, de voir l'équation du principe d'incertitude écrite en termes de constante de Planck réduit (? = h/2π).
Le principe d'incertitude de Heisenberg, qui se rapporte à incertitudedonnepositionner d'un corps avec le l'incertitude de son élan, est défini par l'équation ci-dessous :
x – incertitude de position (m)
q- incertitude de la quantité de mouvement (m/s)
? – constante de Planck réduite (1.0545.10−34 J.s)
Le principe d'incertitude est également appliqué à l'énergie et à la durée d'un corps. Regarder:
Et -incertitude en énergie (J)
t -incertitude dans le(s) temps(s)
Supposons, par exemple, que, dans une expérience donnée, vous vouliez mesurer la positionner d'un électron. Pour pouvoir mesurer sa position, il faut qu'en quelque sorte un photon soit émis vers cet électron. Cependant, lorsque le photon est réfléchie vers l'observateur, l'électron recule, car le photon lui transfère une petite quantité de mouvement directement proportionnelle à son la fréquence. Si nous voulons déterminer plus précisément la position de cet électron, nous pouvons augmenter la fréquence du photon. Cependant, si nous faisons cela, nous augmenterons la quantité de mouvement donnée à l'électron, perdant ainsi la précision de la mesure de cette magnitude.
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Exercice résolu sur le principe d'incertitude
Une mesure de laboratoire extrêmement précise est capable de déterminer la position d'une molécule avec des incertitudes de l'ordre égal à ± 10-15 m. Selon le principe d'incertitude, quelle est la plus petite incertitude possible dans la mesure de la quantité de mouvement de cette molécule ?
Résolution
Le principe d'incertitude stipule que le produit des incertitudes de position et de quantité de mouvement doit être supérieur ou égal à la moitié de la constante de Planck réduite :
Ainsi, en prenant le module de l'incertitude de position (Δx = 10-15) fourni par l'exercice et le module constant de Planck réduit (? = 1,0545.10−34 J.s), nous devrons :
Le résultat ci-dessus indique que, même si le laboratoire dispose d'un instrument capable de mesurer la quantité de mouvement de cette particule avec des erreurs inférieures à 10-20 m, il ne sera pas possible de mesurer sa valeur avec précision. Ainsi, nous aurons toujours la valeur calculée ci-dessus comme un écart positif ou négatif.
Par moi Rafael Helerbrock
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-principio-incerteza.htm