MODEL ATOM HEISENBERG: CIRI DAN BATASAN - FIZIKAL - 2025

The model atom Heisenberg (1927) telah memperkenalkan prinsip ketidakpastian dalam orbital elektron mengelilingi nukleus atom. Ahli fizik Jerman yang terkenal meletakkan asas-asas mekanik kuantum untuk memperkirakan tingkah laku zarah-zarah subatom yang membentuk atom.

Prinsip ketidakpastian Werner Heisenberg menunjukkan bahawa kedudukan dan momentum linear elektron tidak dapat diketahui dengan pasti. Prinsip yang sama berlaku untuk pemboleh ubah masa dan tenaga; iaitu, jika kita mempunyai petunjuk mengenai kedudukan elektron, kita tidak akan mengetahui momentum linear elektron, dan sebaliknya.

Werner Heisenberg

Pendek kata, tidak mungkin untuk meramalkan nilai kedua pemboleh ubah secara serentak. Perkara di atas tidak menunjukkan bahawa mana-mana besaran yang disebutkan di atas tidak dapat diketahui dengan tepat. Selagi secara berasingan, tidak ada halangan untuk memperoleh nilai faedah.

Walau bagaimanapun, ketidakpastian berlaku apabila mengetahui secara bersamaan dua kuantiti konjugasi, seperti kedudukan dan momentum, dan masa bersama dengan tenaga.

Prinsip ini timbul kerana pertimbangan teoritis yang tegas, sebagai satu-satunya penjelasan yang dapat digunakan untuk memberi alasan untuk pemerhatian saintifik.

ciri-ciri

Pada bulan Mac 1927, Heisenberg menerbitkan karyanya Tentang kandungan persepsi mekanik kinematik dan teori kuantum, di mana ia memperincikan prinsip ketidakpastian atau ketidakpastian.

Prinsip ini, asas dalam model atom yang dikemukakan oleh Heisenberg, dicirikan oleh yang berikut:

- Prinsip ketidakpastian muncul sebagai penjelasan yang melengkapkan teori atom baru mengenai tingkah laku elektron. Walaupun menggunakan alat ukur dengan ketepatan dan kepekaan tinggi, ketidakpastian masih ada dalam sebarang ujian eksperimen.

- Oleh kerana prinsip ketidakpastian, ketika menganalisis dua pemboleh ubah yang berkaitan, jika anda mempunyai pengetahuan yang tepat tentang salah satu daripadanya, maka ketidakpastian tentang nilai pemboleh ubah yang lain akan meningkat.

- Momentum dan kedudukan elektron, atau zarah subatomik lain, tidak dapat diukur pada masa yang sama.

- Hubungan antara kedua-dua pemboleh ubah diberikan oleh ketidaksamaan. Menurut Heisenberg, produk dari variasi momentum linier dan kedudukan zarah selalu lebih besar daripada hasil antara pemalar Plank (6.62606957 (29) × 10 ^-34 Jules x saat) dan 4π, seperti yang diperincikan dalam ungkapan matematik berikut:

Legenda yang sesuai dengan ungkapan ini adalah yang berikut:

∆p: ketidaktentuan momen linier.

∆x: ketidaktentuan kedudukan.

h: Pemalar Plank.

π: nombor pi 3.14.

- Mengingat perkara di atas, produk ketidakpastian mempunyai had nisbah h / 4π, yang merupakan nilai tetap. Oleh itu, jika salah satu magnitud cenderung ke sifar, yang lain mesti meningkat dalam perkadaran yang sama.

- Hubungan ini berlaku untuk semua pasangan kuantiti kanonik konjugat. Contohnya: Prinsip ketidakpastian Heisenberg sangat sesuai untuk pasangan masa-tenaga, seperti yang diperincikan di bawah:

Dalam ungkapan ini:

∆E: ketidaktentuan tenaga.

∆t: ketidaktentuan masa.

h: Pemalar Plank.

π: nombor pi 3.14.

- Dari model ini menunjukkan bahawa determinisme kausal mutlak dalam pembolehubah kanonik konjugat adalah mustahil, kerana untuk menjalin hubungan ini seseorang harus mempunyai pengetahuan tentang nilai awal pemboleh ubah kajian.

- Akibatnya, model Heisenberg didasarkan pada formulasi probabilistik, kerana keacakan yang ada antara pemboleh ubah pada tahap subatomik.

Ujian eksperimental

Prinsip ketidakpastian Heisenberg muncul sebagai satu-satunya penjelasan yang mungkin untuk ujian eksperimen yang berlaku selama tiga dekad pertama abad ke-21.

Sebelum Heisenberg mengemukakan prinsip ketidakpastian, ajaran yang berlaku pada masa itu menunjukkan bahawa pemboleh ubah momentum linier, kedudukan, momentum sudut, waktu, tenaga, antara lain, untuk zarah subatomik didefinisikan secara operasi.

Ini bermaksud bahawa mereka diperlakukan seolah-olah mereka adalah fizik klasik; iaitu, nilai awal diukur dan nilai akhir dianggarkan mengikut prosedur yang telah ditetapkan.

Ini tersirat mendefinisikan sistem rujukan untuk pengukuran, alat ukur dan cara menggunakan instrumen tersebut, sesuai dengan metode ilmiah.

Oleh itu, pemboleh ubah yang dijelaskan oleh partikel subatomik harus berkelakuan secara deterministik. Iaitu, perilakunya harus diramalkan dengan tepat dan tepat.

Namun, setiap kali ujian sifat ini dilakukan, mustahil untuk memperoleh nilai anggaran secara teori dalam pengukuran.

Pengukuran diputarbelitkan kerana keadaan semula jadi eksperimen, dan hasil yang diperoleh tidak berguna untuk memperkaya teori atom.

Contohnya

Contohnya: jika itu adalah soal mengukur kelajuan dan kedudukan elektron, susunan eksperimen mesti merenung perlanggaran foton cahaya dengan elektron.

Perlanggaran ini menyebabkan perubahan kelajuan dan kedudukan intrinsik elektron, dengan objek pengukuran diubah oleh keadaan eksperimen.

Oleh itu, penyelidik mendorong berlakunya kesalahan eksperimen yang tidak dapat dielakkan, walaupun ketepatan dan ketepatan instrumen yang digunakan.

Mekanik kuantum selain mekanik klasik

Sebagai tambahan kepada perkara di atas, prinsip ketidaktentuan Heisenberg menyatakan bahawa, secara definisi, mekanik kuantum berfungsi berbeza dari mekanik klasik.

Oleh itu, diasumsikan bahawa pengetahuan yang tepat mengenai pengukuran pada tahap subatomik dibatasi oleh garis halus yang memisahkan mekanik klasik dan kuantum.

Batasan

Walaupun menjelaskan ketidakpastian zarah subatom dan menetapkan perbezaan antara mekanik klasik dan kuantum, model atom Heisenberg tidak mewujudkan satu persamaan untuk menerangkan secara tidak langsung fenomena jenis ini.

Tambahan pula, hakikat bahawa hubungan itu terjalin melalui ketidaksamaan menunjukkan bahawa julat kemungkinan bagi produk dari dua pemboleh ubah kanonik konjugasi tidak tentu. Akibatnya, ketidakpastian yang wujud dalam proses subatomik adalah ketara.

Artikel yang menarik

Model atom Schröderer.

Model atom De Broglie.

Model atom Chadwick.

Model atom Perrin.

Model atom Thomson.

Model atom Dalton.

Model atom Dirac Jordan.

Model atom Demokrat.

Model atom Bohr.

Model atom Sommerfeld.

Rujukan

1. Beyler, R. (1998). Werner Heisenberg. Encyclopædia Britannica, Inc. Dipulihkan dari: britannica.com
2. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg (nd). Dipulihkan dari: hiru.eus
3. García, J. (2012). Prinsip ketidaktentuan Heisenberg. Dipulihkan dari: hiberus.com
4. Model atom (sf). Universiti Autonomi Negara Mexico. Mexico DF, Mexico. Dipulihkan dari: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
5. Werner Heisenberg (nd). Dipulihkan dari: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
6. Wikipedia, Ensiklopedia Percuma (2018). Pemalar Plank. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, Ensiklopedia Percuma (2018). Hubungan ketidaktentuan Heisenberg. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org