Vad är osäkerhetsprincipen?

O principgerosäkerhet, även kallad Heisenbergs osäkerhetsprincip, nämndes först i 1927, av den tyska fysikern WernerHeisenberg (1901-1976). Denna princip indikerar att det inte är möjligt att mäta, samtidigt och med noggrannhet, direkt relaterade kvantiteter, t.ex. hastighet och placera av en kropp.

Seockså: Aspekter av kvantteori

Osäkerhetsprincipöversikt

• Osäkerhetsprincipen relaterar till två kvantiteter, såsom position och momentum eller energi och tid, genom produkten av osäkerheten i de mätningar som utförs på dem.

• Enligt osäkerhetsprincipen, ju mer korrekt en kropps position är, desto mindre exakt mäter mängden av dess fart.

• Osäkerhetsprincipen säger att det är omöjligt för oss att med fullständig precision och samtidigt känna till två relaterade fysiska storheter, även kallade kanoniskt konjugerade mängder.

Vad är Heisenbergs osäkerhetsprincip?

O Heisenbergs osäkerhetsprincip är ett konstigt teoretiskt resultat som erhållits genom beräkningar inom området Kvantmekanik, vars grund är just denna princip. Genom kunskap om klassisk fysik trodde man att, med vetskap om startposition och hastighet, mer specifikt mängden rörelse, av en kropp eller ett system av kroppar, skulle det vara möjligt att förutsäga dess beteende i framtida stunder. På detta sätt skulle det vara möjligt att beräkna

positioner senare bestämmer dess bana, värden på acceleration,hastighet,energi, etc. Osäkerhetsprincipen visar dock att även om vi hade Mernödvändig av mätinstrumenten till hands, skulle det inte vara möjligt för oss att veta, samtidigt och med noggrannhet, storhet som placera och mängdenirörelse ellerenergi och ha sönderitid av samma kropp.

Seockså: Mängd rörelse

Så, enligt den principen, om vi kan bestämma placera av en kropp med total precision förlorar vi helt måttet på dess kropp mängdenirörelse, eftersom oprecisionen om det kommer att betraktas som oändlig. På samma sätt, om vi kan vara säkra på hur mycket en kropp rör sig, kommer det inte att vara möjligt att veta dess position.

Detsamma gäller de stora energi och tid: om vi vet exakt mängden energi i en partikel kommer vi att förlora precision i tidsmätningar. På samma sätt, om vi vet hur lång tid det tog för en händelse att inträffa med en viss partikel, skulle vi helt förlora information om mängden energi som finns i den.

På grund av osäkerhetsprincipen är det omöjligt att den lägsta energinivån i en kropp är noll.

Seockså: Vad är energi?

Inte alla fysiska mängder är relaterade till varandra för sin grad av precision. Det är till exempel möjligt att bestämma energi och den placera av en partikel utan att dessa mätningar är exakta omväntproportionell varandra.

Dessutom innebär osäkerhetsprincipen att produkten av osäkerheten i två kvantiteter, såsom position och momentum, alltid kommer att vara större än eller lika med Planck är konstant (h) dividerat med 4π. Det är dock vanligt att se ekvationen av osäkerhetsprincipen skriven i termer av Plancks konstant nedsatt (? = h / 2π).

Heisenbergs osäkerhetsprincip, som avser osäkerhetgerplacera av en kropp med osäkerhet om dess fart, definieras genom ekvationen nedan:

Δx - positionssäkerhet (m)

q - osäkerhet om fart (m / s)

? - reducerad Planck-konstant (1.0545.10⁻³⁴ J.s)

Osäkerhetsprincipen tillämpas också på kroppens energi och tidsperiod. Kolla på:

ΔAnd osäkerhet i energi (J)

t - osäkerhet i tid (er)

Antag till exempel att du i ett givet experiment vill mäta placera av en elektron. För att kunna mäta sin position är det nödvändigt att det på något sätt sänds en foton mot denna elektron. Men när foton reflekteras tillbaka till observatören, elektronen rekylerar, eftersom foton överför en liten rörelse till den direkt proportionell mot dess frekvens. Om vi ​​vill mer exakt bestämma positionen för denna elektron kan vi öka fotonfrekvensen. Men om vi gör detta kommer vi att öka mängden rörelse som ges till elektronen och därmed förlora precisionen vid mätning av denna storlek.

Seockså: Vad är strängteori?

Löst övning på osäkerhetsprincipen

En extremt noggrann laboratoriemätning kan bestämma positionen för en molekyl med osäkerheter i storleksordningen lika med ± 10^-15 m. Enligt osäkerhetsprincipen, vad är den minsta möjliga osäkerheten vid mätning av momentet för denna molekyl?

Upplösning

Osäkerhetsprincipen säger att produkten av positionen och momentumosäkerheten måste vara större än eller lika med hälften av den reducerade Planck-konstanten:

Således tar man modulen för positionsusäkerheten (Δx = 10^-15) som tillhandahålls av övningen och den reducerade Planck-konstantmodulen (? = 1,0545.10⁻³⁴ J.s), måste vi:

Ovanstående resultat indikerar att även om laboratoriet har något instrument som kan mäta rörelsemängden för denna partikel med mindre än 10^-20 mkommer det inte att vara möjligt att mäta dess värde exakt. Således kommer vi alltid att ha värdet beräknat ovan som en plus eller minus avvikelse.

Av mig Rafael Helerbrock

Källa: Brazil School - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-principio-incerteza.htm