HEIZENBERGA ATOMU MODELIS: RAKSTURLIELUMI UN IEROBEŽOJUMI - FIZISKĀ - 2025

Atomu modelis Heizenbergs (1927) ieviesa nenoteiktības principu, kas elektronu orbitāļu ap atoma kodolu. Ievērojamais vācu fiziķis lika kvantu mehānikas pamatus, lai novērtētu to atomu veidojošo subatomisko daļiņu izturēšanos.

Vernera Heizenberga nenoteiktības princips norāda, ka ne elektronu stāvokli, ne lineāro impulsu nevar droši zināt. Tas pats princips attiecas arī uz laika un enerģijas mainīgajiem; tas ir, ja mums ir pavediens par elektrona stāvokli, mēs neuzzināsim elektrona lineāro impulsu un otrādi.

Verners Heisenbergs

Īsāk sakot, nav iespējams vienlaicīgi paredzēt abu mainīgo lielumu. Iepriekš minētais nenozīmē, ka kādu no iepriekšminētajiem lielumiem nevar precīzi zināt. Kamēr tas ir atsevišķi, nav šķēršļu procentu vērtības iegūšanai.

Tomēr nenoteiktība rodas, kad vienlaikus jāzina divi konjugēti lielumi, piemēram, pozīcija un impulss, un laiks kopā ar enerģiju.

Šis princips rodas stingri teorētiskas argumentācijas dēļ, jo tas ir vienīgais reālais skaidrojums, kas dod iemeslu zinātniskiem novērojumiem.

raksturojums

1927. gada martā Heizenbergs publicēja darbu par kinemātikas un kvantu teorētiskās mehānikas uztveres saturu, kur sīki aprakstīja nenoteiktības vai nenoteiktības principu.

Šo principu, kas ir Heizenberga piedāvātā atomu modeļa pamatelements, raksturo šādi:

- Nenoteiktības princips rodas kā skaidrojums, kas papildina jaunās atomu teorijas par elektronu izturēšanos. Neskatoties uz to, ka tiek izmantoti mērinstrumenti ar augstu precizitāti un jutīgumu, jebkuros eksperimentālos testos joprojām pastāv nenoteiktība.

- Nenoteiktības principa dēļ, analizējot divus saistītos mainīgos, ja jums ir precīzas zināšanas par vienu no tiem, palielināsies nenoteiktība par otra mainīgā lielumu.

- Elektrona vai citu subatomisku daļiņu impulsu un novietojumu nevar izmērīt vienlaikus.

- Attiecības starp abiem mainīgajiem lielumiem piešķir nevienlīdzība. Pēc Heizenberga teiktā, lineārā impulsa un daļiņas stāvokļa variāciju reizinājums vienmēr ir lielāks nekā koeficients starp Plāksa konstanti (6,62606957 (29) × 10 ^-34 Jules x sekundes) un 4π, kā norādīts šādā matemātiskā izteiksmē:

Šim izteicienam atbilstošā leģenda ir šāda:

∆p: lineārā momenta nenoteiktība.

∆x: pozīcijas nenoteiktība.

h: Planka konstante.

π: pi skaitlis 3.14.

- Ņemot vērā iepriekš minēto, nenoteiktību reizinājumam ir zemākā robeža attiecībai h / 4π, kas ir nemainīga vērtība. Tāpēc, ja vienam no lielumiem ir tendence uz nulli, otram jāpalielinās tādā pašā proporcijā.

- Šīs attiecības ir spēkā visiem konjugēto kanonisko lielumu pāriem. Piemēram: Heizenberga nenoteiktības princips ir pilnībā piemērojams enerģijas un laika pārim, kā aprakstīts zemāk:

Šajā izteicienā:

∆E: enerģijas nenoteiktība.

∆t: laika nenoteiktība.

h: Planka konstante.

π: pi skaitlis 3.14.

- No šī modeļa izriet, ka konjugēto kanonisko mainīgo absolūtais cēloņsakarības noteikšana nav iespējama, jo, lai izveidotu šo sakarību, jābūt zināšanām par pētījuma mainīgo sākotnējām vērtībām.

- Tātad Heizenberga modeļa pamatā ir varbūtības formulējumi nejaušības dēļ, kas pastāv starp mainīgajiem subatomiskajā līmenī.

Eksperimentālie testi

Heizenberga nenoteiktības princips parādās kā vienīgais iespējamais skaidrojums eksperimentālajiem testiem, kas notika 21. gadsimta pirmajās trīs desmitgadēs.

Pirms Heizenbergs pasludināja nenoteiktības principu, tajā laikā spēkā esošie priekšraksti ieteica operatīvi definēt mainīgos lielumus, kas cita starpā attiecas uz subatomiskajām daļiņām, lineāro impulsu, stāvokli, leņķisko impulsu, laiku, enerģiju.

Tas nozīmēja, ka pret viņiem izturējās tā, it kā viņi būtu klasiskā fizika; tas ir, tika izmērīta sākotnējā vērtība un galīgā vērtība tika aprēķināta saskaņā ar iepriekš noteikto procedūru.

Tas nozīmēja mērījumu atskaites sistēmas, mērinstrumenta un minētā instrumenta lietošanas veida noteikšanu saskaņā ar zinātnisko metodi.

Attiecīgi mainīgajiem, ko apraksta subatomiskās daļiņas, bija jāuzvedas determinēti. Tas ir, tā uzvedība bija jāparedz precīzi un precīzi.

Tomēr katru reizi, kad tika veikts šāda veida tests, nebija iespējams iegūt teorētiski novērtēto vērtību mērījumos.

Mērījumi tika sagrozīti eksperimenta dabisko apstākļu dēļ, un iegūtais rezultāts nebija noderīgs, lai bagātinātu atomu teoriju.

Piemērs

Piemēram: ja tas ir jautājums par elektronu ātruma un pozīcijas mērīšanu, eksperimenta uzbūvei jāapsver gaismas fotona sadursme ar elektronu.

Šī sadursme izraisa elektronu ātruma un iekšējā stāvokļa izmaiņas, ar kurām eksperimenta apstākļi maina mērījuma objektu.

Tāpēc pētnieks mudina uz nenovēršamu eksperimenta kļūdu, neskatoties uz izmantoto instrumentu precizitāti un precizitāti.

Kvantu mehānika, kas nav klasiskā mehānika

Papildus iepriekšminētajam Heizenberga nenoteiktības principā teikts, ka pēc definīcijas kvantu mehānika darbojas savādāk nekā klasiskā mehānika.

Līdz ar to tiek pieņemts, ka precīzas zināšanas par mērījumiem subatomiskajā līmenī ierobežo smalkā līnija, kas atdala klasisko un kvantu mehāniku.

Ierobežojumi

Neskatoties uz subatomisko daļiņu nenoteiktības izskaidrošanu un atšķirību noteikšanu starp klasisko un kvantu mehāniku, Heizenberga atomu modelis neveido vienotu vienādojumu, lai izskaidrotu šāda veida parādību nejaušību.

Turklāt tas, ka attiecības tiek noteiktas, izmantojot nevienlīdzību, nozīmē, ka divu konjugēto kanonisko mainīgo reizināšanas iespēju diapazons nav noteikts. Līdz ar to subatomiskajiem procesiem raksturīgā nenoteiktība ir ievērojama.

Interesanti raksti

Šrēdingera atomu modelis.

De Broglie atomu modelis.

Čadvika atomu modelis.

Perrina atomu modelis.

Tomsa atoma modelis.

Daltona atomu modelis.

Diraka Jordānijas atomu modelis.

Democritus atomu modelis.

Boha atoma modelis.

Sommerfelda atomu modelis.

Atsauces

1. Bīlers, R. (1998). Verners Heisenbergs. Encyclopædia Britannica, Inc. Atgūts no: britannica.com
2. Heizenberga nenoteiktības princips (nd). Atgūts no: hiru.eus
3. Garsija, J. (2012). Heizenberga nenoteiktības princips. Atgūts no: hiberus.com
4. Atomu modeļi (sf). Meksikas Nacionālā autonomā universitāte. Meksika DF, Meksika. Atgūts no: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
5. Verners Heizenbergs (nd). Atgūts no: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
6. Wikipedia, bezmaksas enciklopēdija (2018). Planka konstante. Atgūts no: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, bezmaksas enciklopēdija (2018). Heizenberga nenoteiktības attiecības. Atgūts no: es.wikipedia.org