NexTutor
Wirtualne laboratorium/Fizyka/Fizyka atomowa/Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Zawężaj dokładność pomiaru położenia. Nie można jednocześnie dokładnie znać położenia i pędu cząstki: Δx·Δp ≥ ℏ/2; im mniejsze Δx, tym większa niepewność pędu Δp.

Fizyka · Fizyka atomowa · Zasada nieoznaczoności Heisenberga (FIZ.ATOM.PP.07)
Dokładność pomiaru położenia Δx\Delta x1.00 nm
Im dokładniej znamy położenie cząstki, tym jej pęd znamy…
dokładność Δx
1.00 nm
niepewność Δp
0.53
iloczyn Δx·Δp
0.527
granica ℏ/2
0.527

Co się właśnie stało?

Zawęziłeś obszar położenia cząstki, a jej rozkład pędu się rozlał. Położenia i pędu nie da się jednocześnie znać dowolnie dokładnie — jedno kupujesz kosztem drugiego.

Zasada nieoznaczoności Heisenberga:

ΔxΔp    2\Delta x \cdot \Delta p \;\ge\; \dfrac{\hbar}{2}

— iloczyn niepewności położenia Δx\Delta x i niepewności pędu Δp\Delta p nie może być mniejszy niż /2\hbar/2. To nie wada aparatury — to fundamentalna cecha przyrody. \hbar to zredukowana stała Plancka.

Co to znaczy w praktyce?

Im dokładniej mierzysz położenie (mniejsze Δx\Delta x), tym większa staje się niepewność pędu:

Δp    2Δx\Delta p \;\ge\; \dfrac{\hbar}{2\,\Delta x}

Dlatego chmura punktów zawęża się, a rozkład pędu robi się szeroki — iloczyn zostaje pod ciągłą kontrolą dolnej granicy /2\hbar/2.

Dlaczego nie widać tego na co dzień?

\hbar jest maleńkie (1,051034\hbar \approx 1{,}05\cdot 10^{-34} J·s), więc dla piłki czy samochodu narzucone rozmycie jest niemierzalnie małe. Zasada rządzi światem elektronów, atomów i cząstek — nie makroskopowych ciał.

Po co Ci to na maturze:

Znajomość ΔxΔp/2\Delta x\cdot\Delta p \ge \hbar/2 pozwala oszacować minimalną niepewność pędu (a stąd energii) uwięzionej cząstki i wyjaśnić, dlaczego elektron „nie spada" na jądro. Chwyt: gdy zmniejszasz Δx\Delta x, natychmiast rośnie Δp\Delta p — iloczyn trzyma się dołu.

Zapamiętaj

Położenia i pędu nie zmierzysz jednocześnie idealnie dokładnie: ΔxΔp/2\Delta x\cdot\Delta p \ge \hbar/2. Dokładniejsze położenie = bardziej rozmyty pęd. To granica narzucona przez samą naturę, nie przez przyrządy.

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Najczęstsze pytania

Co mówi zasada nieoznaczoności?

Nie da się jednocześnie dokładnie zmierzyć położenia i pędu cząstki (Δx·Δp ≥ ℏ/2).

Co się dzieje, gdy dokładnie znamy położenie?

Rośnie niepewność pędu — znamy go mniej dokładnie.

Czy to błąd pomiaru?

Nie — to fundamentalna właściwość natury kwantowej, nie kwestia przyrządów.