O elvadbizonytalanság, Heisenberg bizonytalansági elvének is nevezték, először a 1927, a német fizikus WernerHeisenberg (1901-1976). Ez az elv azt jelzi, hogy nem lehet mérni, egyidejűleg és azzal pontosság, közvetlenül kapcsolódó mennyiségek, mint pl sebesség és pozíció egy test.
Nézis: A kvantumelmélet szempontjai
A bizonytalanság elvének összefoglalása
A bizonytalansági elv két mennyiséget, például helyzetet és lendületet, vagy energiát és időt kapcsol össze, a rajtuk végzett mérések bizonytalanságainak szorzatán keresztül.
A bizonytalansági elv szerint minél pontosabb a test helyzete, annál kevésbé pontos a lendületének mérése.
A bizonytalanság elve azt állítja, hogy lehetetlen teljes pontossággal és egyúttal megismerni két kapcsolódó fizikai mennyiséget, amelyeket kanonikusan konjugált mennyiségeknek is nevezünk.
Mi a Heisenberg-bizonytalansági elv?
O Heisenberg bizonytalansági elve területén egy furcsa elméleti eredmény, amelyet a Kvantummechanika, amelynek alapja pontosan ez az elv. A klasszikus fizika ismerete révén azt hitték, hogy a kiindulási helyzet és a sebesség ismeretében még több konkrétan a test vagy a testrendszer mozgásának mennyiségét, meg lehetne jósolni annak viselkedését a jövőbeli pillanatok. Ily módon lehetne számolni
pozíciókat később meghatározva annak röppálya, értékei gyorsulás,sebesség,energia, stb. A bizonytalanság elve azonban azt mutatja, hogy még ha megvannak is a többszükséges a mérőeszközökről nem tudhatnánk, egyidejűleg és azzal pontosság, nagyság, mint pozíció és a mennyiségban benmozgás vagyenergia és szünetban benidő ugyanannak a testnek.Nézis: A mozgás mennyisége
Tehát ezen elv szerint, ha meg tudjuk határozni a pozíció egy test teljes pontosságával teljesen elveszítjük annak mértékét a mennyiségban benmozgalom, mivel a vele kapcsolatos pontatlanság végtelennek fog tekinteni. Hasonlóképpen, ha biztosak lehetünk a test mozgásának mennyiségében, akkor nem lehet tudni a helyzetét.
Ugyanez vonatkozik a nagyokra is energia és idő: ha pontosan tudjuk a részecske energiamennyiségét, akkor az időmérések során elveszítjük a pontosságot. Hasonlóképpen, ha tudjuk, mennyi időbe telt, amíg egy esemény egy adott részecskével bekövetkezett, akkor teljesen elveszítenénk az információt a benne lévő energia mennyiségéről.
A bizonytalansági elv miatt lehetetlen, hogy a test legalacsonyabb energiaszintje nulla legyen.
Nézis: Mi az energia?
Nem minden fizikai mennyiség kapcsolódik egymáshoz pontosságuk szempontjából. Lehetséges például meghatározni a energia és a pozíció egy részecske anélkül, hogy e mérések pontossága lenne fordítvaarányos egymás.
Ezenkívül a bizonytalansági elv előírja, hogy két mennyiség bizonytalanságainak, például a helyzetnek és a lendületnek a szorzata mindig nagyobb lesz vagy egyenlő Planck állandója (h) osztva 4π-vel. Gyakori azonban, hogy a bizonytalanság elvének egyenletét Planck állandójaként írják csökkent (? = h / 2π).
Heisenberg bizonytalansági elve, amely a következőkre vonatkozik: bizonytalanságadpozíció egy test a lendületének bizonytalansága, az alábbi egyenleten keresztül határozható meg:
Δx - helyzet bizonytalansága (m)
q - a lendület bizonytalansága (m / s)
? - csökkentett Planck-állandó (1.0545.10−34 J.s)
A bizonytalansági elv a test energiájára és időtartamára is vonatkozik. Néz:
ΔÉs -bizonytalanság az energiában (J)
t -bizonytalanság az idő (k) ben
Tegyük fel például, hogy egy adott kísérletben meg akarja mérni a pozíció egy elektron. Ahhoz, hogy meg lehessen mérni a helyzetét, szükséges, hogy valahogy egy foton emittálódjon az elektron felé. Amikor azonban a foton visszatükröződik a megfigyelőhöz, az elektron visszacsapódik, mivel a foton átad egy kis mozgást, amely közvetlenül arányos a frekvencia. Ha pontosabban meg akarjuk határozni ennek az elektronnak a helyzetét, akkor növelhetjük a foton frekvenciáját. Ha azonban ezt megtesszük, megnöveljük az elektronnak adott mozgás mennyiségét, így elveszítjük a pontosságot ennek a nagyságnak a mérésében.
Nézis: Mi a húrelmélet?
Megoldott gyakorlat a bizonytalansági elv alapján
Rendkívül pontos laboratóriumi mérés képes meghatározni egy molekula helyzetét bizonytalanságokkal egyenlő sorrendben ± 10-15 m. A bizonytalansági elv szerint mi a lehető legkisebb bizonytalanság ennek a molekulának a lendületét mérve?
Felbontás
A bizonytalansági elv kimondja, hogy a pozíció és a lendület bizonytalanságainak szorzatának nagyobbnak kell lennie, vagy egyenlőnek kell lennie a csökkentett Planck-állandó felével:
Így a helyzet bizonytalanságának modulusát (Δx = 10-15), amelyet a gyakorlat és a csökkentett Planck konstans modul (? = 1,0545.10−34 J.s), meg kell tennünk:
A fenti eredmény azt jelzi, hogy még akkor is, ha a laboratórium rendelkezik valamilyen műszerrel, amely képes kisebb részecskék mozgásának mértékét kisebb mint 10-20 m, nem lehet pontosan mérni az értékét. Így mindig a fent kiszámított érték lesz plusz vagy mínusz eltérés.
Általam. Rafael Helerbrock
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-principio-incerteza.htm
