MODEL ATOMOWY HEISENBERGA: CECHY I OGRANICZENIA - FIZYCZNY - 2026

Model atomowy Heisenberg (1927) wprowadził zasadę nieoznaczoności do orbitali elektronów otaczających jądro atomu. Wybitny niemiecki fizyk położył podwaliny pod mechanikę kwantową, aby oszacować zachowanie cząstek subatomowych tworzących atom.

Zasada nieoznaczoności Wernera Heisenberga wskazuje, że ani położenie, ani liniowy pęd elektronu nie mogą być znane z pewnością. Ta sama zasada dotyczy zmiennych czasu i energii; to znaczy, jeśli mamy wskazówkę dotyczącą położenia elektronu, nie poznamy liniowego pędu elektronu i odwrotnie.

Werner Heisenberg

Krótko mówiąc, nie jest możliwe jednoczesne przewidywanie wartości obu zmiennych. Z powyższego nie wynika, że ​​żadnej z wyżej wymienionych wielkości nie można dokładnie poznać. Dopóki jest oddzielnie, nie ma przeszkód w uzyskaniu wartości odsetek.

Jednak niepewność pojawia się, gdy dochodzi do jednoczesnego poznania dwóch sprzężonych wielkości, takich jak położenie i pęd oraz czas wraz z energią.

Zasada ta wynika ze ściśle teoretycznego rozumowania, jako jedynego sensownego wyjaśnienia uzasadniającego naukowe obserwacje.

cechy

W marcu 1927 r. Heisenberg opublikował swoją pracę O percepcyjnej zawartości kinematyki i mechaniki teorii kwantowej, w której wyszczególnił zasadę niepewności lub nieokreśloności.

Zasada ta, fundamentalna w modelu atomowym zaproponowanym przez Heisenberga, charakteryzuje się następującymi cechami:

- Zasada nieoznaczoności pojawia się jako wyjaśnienie, które uzupełnia nowe teorie atomowe dotyczące zachowania elektronów. Pomimo stosowania przyrządów pomiarowych o wysokiej precyzji i czułości, nieokreśloność jest nadal obecna w każdym teście eksperymentalnym.

- Ze względu na zasadę nieoznaczoności, jeśli analizujesz dwie powiązane zmienne, jeśli masz dokładną wiedzę o jednej z nich, to niepewność co do wartości drugiej zmiennej będzie rosła.

- Pędu i położenia elektronu lub innej subatomowej cząstki nie można zmierzyć w tym samym czasie.

- Związek między obiema zmiennymi jest określony przez nierówność. Według Heisenberga, iloczyn zmian pędu liniowego i położenia cząstki jest zawsze większy niż iloraz między stałą Planka (6,62606957 (29) × ^10-34 Julesa x sekundy) i 4π, jak podano szczegółowo w następującym wyrażeniu matematycznym:

Legenda odpowiadająca temu wyrażeniu jest następująca:

∆p: nieokreśloność momentu liniowego.

Δx: nieokreśloność pozycji.

h: stała deski.

π: liczba pi 3.14.

- W związku z powyższym, iloczyn niepewności ma jako dolną granicę stosunek h / 4π, który jest wartością stałą. Dlatego jeśli jedna z wielkości dąży do zera, druga musi wzrosnąć w tej samej proporcji.

- Zależność ta obowiązuje dla wszystkich par sprzężonych wielkości kanonicznych. Na przykład: Zasada nieoznaczoności Heisenberga doskonale nadaje się do pary energia-czas, jak opisano szczegółowo poniżej:

W tym wyrażeniu:

∆E: nieokreśloność energii.

∆t: nieokreśloność czasu.

h: stała deski.

π: liczba pi 3.14.

- Z tego modelu wynika, że ​​absolutny determinizm przyczynowy w sprzężonych zmiennych kanonicznych jest niemożliwy, gdyż do ustalenia tej zależności należy mieć wiedzę o początkowych wartościach badanych zmiennych.

- W konsekwencji model Heisenberga opiera się na sformułowaniach probabilistycznych, ze względu na losowość, która istnieje między zmiennymi na poziomach subatomowych.

Testy eksperymentalne

Zasada nieoznaczoności Heisenberga jawi się jako jedyne możliwe wyjaśnienie testów eksperymentalnych, które miały miejsce w ciągu pierwszych trzech dekad XXI wieku.

Zanim Heisenberg sformułował zasadę nieoznaczoności, obowiązujące wówczas przykazania sugerowały, że zmienne, między innymi, pęd liniowy, położenie, moment pędu, czas, energia dla cząstek subatomowych były definiowane operacyjnie.

Oznaczało to, że traktowano je tak, jakby były klasyczną fizyką; to znaczy, zmierzono wartość początkową, a wartość końcową oszacowano zgodnie z wcześniej ustaloną procedurą.

Oznaczało to zdefiniowanie systemu odniesienia dla pomiarów, przyrządu pomiarowego i sposobu korzystania z tego instrumentu, zgodnie z metodą naukową.

W związku z tym zmienne opisane przez cząstki subatomowe musiały zachowywać się w sposób deterministyczny. Oznacza to, że jego zachowanie trzeba było przewidzieć dokładnie i precyzyjnie.

Jednak za każdym razem, gdy przeprowadzano badanie tego rodzaju, nie można było uzyskać w pomiarze teoretycznie oszacowanej wartości.

Pomiary były zniekształcone ze względu na naturalne warunki eksperymentu, a uzyskany wynik nie był przydatny do wzbogacenia teorii atomowej.

Przykład

Na przykład: jeśli chodzi o pomiar prędkości i położenia elektronu, przygotowanie eksperymentu musi uwzględniać zderzenie fotonu światła z elektronem.

Zderzenie to wywołuje zmianę prędkości i wewnętrznego położenia elektronu, z którym obiekt pomiaru zmienia się w warunkach eksperymentalnych.

Dlatego badacz zachęca do wystąpienia nieuniknionego błędu eksperymentalnego, pomimo dokładności i precyzji zastosowanych instrumentów.

Mechanika kwantowa inna niż mechanika klasyczna

Oprócz powyższego, zasada nieokreśloności Heisenberga stwierdza, że ​​mechanika kwantowa z definicji działa inaczej niż mechanika klasyczna.

W związku z tym przyjmuje się, że dokładną wiedzę o pomiarach na poziomie subatomowym ogranicza cienka linia oddzielająca mechanikę klasyczną od kwantowej.

Ograniczenia

Pomimo wyjaśnienia nieokreśloności cząstek subatomowych i ustalenia różnic między mechaniką klasyczną i kwantową, model atomowy Heisenberga nie ustanawia ani jednego równania, które wyjaśniałoby losowość tego typu zjawisk.

Co więcej, fakt, że związek jest ustanawiany przez nierówność, oznacza, że ​​zakres możliwości iloczynu dwóch sprzężonych zmiennych kanonicznych jest nieokreślony. W konsekwencji niepewność związana z procesami subatomowymi jest znacząca.

Ciekawe artykuły

Model atomowy Schrödingera.

Model atomowy De Brogliego.

Model atomowy Chadwicka.

Model atomowy Perrina.

Model atomowy Thomsona.

Model atomowy Daltona.

Model atomowy Diraca Jordana.

Atomowy model Demokryta.

Model atomowy Bohra.

Model atomowy Sommerfelda.

Bibliografia

1. Beyler, R. (1998). Werner Heisenberg. Encyclopædia Britannica, Inc. Źródło: britannica.com
2. Zasada nieoznaczoności Heisenberga (nd). Odzyskany z: hiru.eus
3. García, J. (2012). Zasada nieoznaczoności Heisenberga. Odzyskany z: hiberus.com
4. Modele atomowe (sf). Narodowy Autonomiczny Uniwersytet Meksyku. Mexico DF, Meksyk. Odzyskany z: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
5. Werner Heisenberg (nd). Pobrane z: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
6. Wikipedia, wolna encyklopedia (2018). Plank jest stała. Odzyskane z: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, wolna encyklopedia (2018). Relacja nieokreśloności Heisenberga. Odzyskane z: es.wikipedia.org