oh principiodàincertezza, chiamato anche principio di indeterminazione di Heisenberg, fu affermato per la prima volta in 1927, dal fisico tedesco WernerHeisenberg (1901-1976). Questo principio indica che non è possibile misurare, contemporaneamente e con precisione, grandezze direttamente correlate, come velocità e posizione di un corpo.
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Riepilogo del principio di incertezza
Il principio di indeterminazione mette in relazione due grandezze, come la posizione e la quantità di moto o l'energia e il tempo, attraverso il prodotto delle incertezze delle misurazioni effettuate su di esse.
Secondo il principio di indeterminazione, più accurata è la posizione di un corpo, meno accurata sarà la misurazione della sua quantità di moto.
Il principio di indeterminazione afferma che è impossibile per noi conoscere, con assoluta precisione e allo stesso tempo, due grandezze fisiche correlate, dette anche canonicamente coniugate.
Che cos'è il principio di indeterminazione di Heisenberg?
oh Il principio di indeterminazione di Heisenberg è uno strano risultato teorico ottenuto attraverso calcoli nell'area di Meccanica quantistica, la cui base è proprio questo principio. Attraverso la conoscenza della Fisica Classica, si credeva che, conoscendo la posizione e la velocità di partenza, più specificatamente la quantità di movimento, di un corpo o di un sistema di corpi, sarebbe possibile prevederne il comportamento nel momenti futuri. In questo modo sarebbe possibile calcolare posizioni in seguito, determinandone traiettoria, valori di accelerazione,velocità,energia, eccetera. Tuttavia, il principio di indeterminazione mostra che anche se avessimo il Di piùnecessario degli strumenti di misura a portata di mano, non sarebbe possibile per noi sapere, contemporaneamente e con precisione, grandezza come posizione e l'ammontarenelmovimento oenergia e rompereneltempo dello stesso corpo.
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Quindi, secondo quel principio, se possiamo determinare il determine posizione di un corpo con assoluta precisione, perderemo completamente la misura del suo l'ammontarenelmovimento, poiché l'imprecisione al riguardo sarà considerata infinita. Allo stesso modo, se possiamo essere sicuri della quantità di movimento di un corpo, non sarà possibile conoscerne la posizione.
Lo stesso vale per i grandi energia e tempo: se conosciamo esattamente la quantità di energia in una particella, perderemo precisione nelle misurazioni del tempo. Allo stesso modo, se sappiamo quanto tempo ci è voluto perché un evento si verificasse con una particolare particella, perderemmo totalmente informazioni sulla quantità di energia presente in essa.
A causa del principio di indeterminazione, è impossibile che il livello energetico più basso di un corpo sia zero.
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Non tutte le grandezze fisiche sono correlate tra loro per il loro grado di precisione. È possibile, ad esempio, determinare la energia e il posizione di una particella senza che la precisione di queste misurazioni sia inversamenteproporzionale l'un l'altro.
Inoltre, il principio di indeterminazione impone che il prodotto delle incertezze di due grandezze, come posizione e quantità di moto, sia sempre maggiore o uguale a La costante di Planck (h) diviso per 4π. È comune, tuttavia, vedere l'equazione del principio di indeterminazione scritta in termini di costante di Planck ridotto (? = h/2π).
Il Principio di Indeterminazione di Heisenberg, che si riferisce a incertezzadàposizione di un corpo con la incertezza del suo slancio, è definita dalla seguente equazione:
x – incertezza di posizione (m)
q- incertezza della quantità di moto (m/s)
? – costante di Planck ridotta (1.0545.10−34 J.s)
Il principio di indeterminazione si applica anche all'energia e all'arco temporale di un corpo. Orologio:
E -incertezza energetica (J)
t -incertezza nel tempo(i)
Supponiamo, ad esempio, che, in un dato esperimento, si voglia misurare la posizione di un elettrone. Per poterne misurare la posizione è necessario che, in qualche modo, venga emesso un fotone verso questo elettrone. Tuttavia, quando il fotone viene riflesso all'osservatore, l'elettrone si ritrae, poiché il fotone gli trasferisce una piccola quantità di movimento direttamente proporzionale alla sua frequenza. Se vogliamo determinare con maggiore precisione la posizione di questo elettrone, possiamo aumentare la frequenza del fotone. Tuttavia, se lo facciamo, aumenteremo la quantità di movimento dato all'elettrone, perdendo così la precisione nella misurazione di questa grandezza.
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Esercizio risolto sul principio di indeterminazione
Una misurazione di laboratorio estremamente accurata è in grado di determinare la posizione di una molecola con incertezze nell'ordine pari a ± 10-15 m. Secondo il principio di indeterminazione, qual è la più piccola incertezza possibile nella misurazione della quantità di moto di questa molecola?
Risoluzione
Il principio di indeterminazione afferma che il prodotto delle incertezze di posizione e quantità di moto deve essere maggiore o uguale alla metà della costante di Planck ridotta:
Quindi, prendendo il modulo dell'incertezza di posizione (Δx = 10-15) fornito dall'esercizio e dal modulo costante di Planck ridotto (? = 1,0545.10−34 J.s), dovremo:
Il risultato di cui sopra indica che, anche se il laboratorio dispone di uno strumento in grado di misurare la quantità di movimento di questa particella con errori inferiori a 10-20 m, non sarà possibile misurarne con precisione il valore. Pertanto, avremo sempre il valore calcolato sopra come una deviazione più o meno.
Di Me. Rafael Helerbrock
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-principio-incerteza.htm