Τετάρτη, 31 Αυγούστου 2011

Γ΄Λυκείου: Αρχή απροσδιοριστίας του Heisenberg (1927)


"Είναι αδύνατον να προσδιορίσουμε με ακρίβεια ταυτόχρονα τη θέση και την ορμή (p=m*u) ενός μικρού σωματιδίου, όπως είναι το ηλεκτρόνιο"
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ:

Το πείραμα που εισήχθηκε από τον Heisenberg και το οποίο βοηθάει να ξεκαθαριστεί αυτή η ιδέα, δίνεται από την παρακάτω απεικόνιση. Για να δει κάποιος ένα ηλεκτρόνιο, και να καθορίσει έτσι τη θέση του, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα ισχυρό μικροσκόπιο φωτός. Για να είναι το ηλεκτρόνιο ορατό, πρέπει τουλάχιστον ένα φωτόνιο του φωτός να συγκρουστεί με αυτό, και να περάσει έπειτα μέσω του μικροσκοπίου στο μάτι σας.


Ένα πρόβλημα όμως εμφανίζεται εδώ, καθώς το φωτόνιο μεταφέρει κάποιο άγνωστο ποσό ορμής του στο ηλεκτρόνιο. Κατά συνέπεια, στο στάδιο της εύρεσης μια ακριβούς θέσης του ηλεκτρονίου (κάνοντας το Δx πραγματικά μικρό), το ίδιο φως που επιτρέπει σε εσάς να το δείτε αυτό, αλλάζει την ορμή του ηλεκτρονίου σε μια απροσδιόριστη έκταση, κάνοντας το Δp πολύ μεγάλο.

Αν χρησιμοποιήσουμε φωτόνιο χαμηλής συχνότητας, το μήκος κύματος του θα περιορίσει την ακρίβεια με την οποία θα εντοπίσουμε το ηλεκτρόνιο. Από την άλλη μεριά ένα φωτόνιο μικρού μήκους κύματος δίνει καθαρότερη εικόνα αλλά θα προκαλέσει μια διατάραξη στην ορμή του ηλεκτρονίου, αφού έχει μεγάλη συχνότητα άρα και μεγάλη ορμή.

Τα δύο είδη λοιπόν φωτονίων δίνουν αμοιβαίως αποκλειόμενα αποτελέσματα. Υπάρχει λοιπόν καθορισμένο όριο στην ακρίβεια της γνώσης μας για τις υποατομικές καταστάσεις.

Μία άλλη εκδοχή είναι το video:

Αν θέλετε κι άλλο Heisenberg...

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου