АТОМНА МОДЕЛЬ ГЕЙЗЕНБЕРГА: ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ОБМЕЖЕННЯ - ФІЗИЧНІ - 2025

Модель атома Гейзенберга (1927) ввела принцип невизначеності в електронні орбіталі, що оточують атомне ядро. Видатний німецький фізик заклав основи квантової механіки для оцінки поведінки субатомних частинок, що складають атом.

Принцип невизначеності Вернера Гейзенберга вказує на те, що ні положення, ні лінійний імпульс електрона не можна знати з певністю. Цей же принцип стосується змінних часу та енергії; тобто, якщо ми маємо підказку про положення електрона, ми не будемо знати лінійного імпульсу електрона, і навпаки.

Вернер Гейзенберг

Коротше кажучи, неможливо одночасно передбачити значення обох змінних. Викладене вище не означає, що будь-яка з вищезгаданих величин не може бути точно відома. Поки це окремо, немає перешкод для отримання вартості відсотків.

Однак невизначеність виникає, коли мова йде про одночасне пізнання двох суміжних величин, таких як положення і імпульс, і час разом з енергією.

Цей принцип виникає внаслідок строго теоретичних міркувань, як єдиного життєздатного пояснення, що дає підстави для наукових спостережень.

характеристики

У березні 1927 р. Гейзенберг опублікував свою працю «Про перцептивний зміст кінематики та квантової теоретичної механіки», де докладно розповів про принцип невизначеності чи невизначеності.

Цей принцип, фундаментальний в атомній моделі, запропонованій Гейзенбергом, характеризується наступним:

- Принцип невизначеності виникає як пояснення, яке доповнює нові атомні теорії про поведінку електронів. Незважаючи на використання вимірювальних приладів з високою точністю та чутливістю, невизначеність все ще присутня в будь-якому експериментальному випробуванні.

- Через принцип невизначеності при аналізі двох пов'язаних змінних, якщо ви точно знаєте одну з них, то невизначеність щодо значення іншої змінної буде зростати.

- Імпульс і положення електрона чи іншої субатомної частинки не можуть бути виміряні одночасно.

- Зв’язок між обома змінними задається нерівністю. За Гейзенбергом, добуток змін лінійного імпульсу і положення частинки завжди більший, ніж коефіцієнт між постійною Планка (6.62606957 (29) × 10 ^-34 джулів х секунд) і 4π, як детальніше у наступному математичному виразі:

Легенда, що відповідає цьому вислову, полягає в наступному:

∆p: невизначеність лінійного моменту.

∆x: невизначеність позиції.

h: константа Планка.

π: пі число 3.14.

- З огляду на викладене, добуток невизначеностей має як нижню межу відношення h / 4π, що є постійною величиною. Тому, якщо одна з величин має тенденцію до нуля, інша повинна збільшуватися в тій же пропорції.

- Ця залежність справедлива для всіх пар сполучених канонічних величин. Наприклад: Принцип невизначеності Гейзенберга цілком застосовно до пари енергія-час, як детально описано нижче:

У цьому виразі:

∆E: невизначеність енергії.

∆t: невизначеність часу.

h: константа Планка.

π: пі число 3.14.

- З цієї моделі випливає, що абсолютний причинний детермінізм у сукупності канонічних змінних неможливий, оскільки для встановлення цього взаємозв'язку слід мати знання про початкові значення досліджуваних змінних.

- Отже, модель Гейзенберга заснована на імовірнісних формулюваннях, завдяки випадковості, яка існує між змінними на субатомних рівнях.

Експериментальні тести

Принцип невизначеності Гейзенберга постає як єдине можливе пояснення експериментальних випробувань, що відбулися протягом перших трьох десятиліть 21 століття.

Перед тим, як Гейзенберг заявив про принцип невизначеності, діючі на той час заповіді припускали, що змінні лінійний імпульс, положення, імпульс кута, час, енергія, серед інших, для субатомних частинок визначаються оперативно.

Це означало, що до них ставилися так, ніби до класичної фізики; тобто вимірювали початкове значення, а кінцеве значення оцінювали за попередньо встановленою процедурою.

Це передбачало визначення системи відліку для вимірювань, вимірювального приладу та способу використання цього приладу відповідно до наукового методу.

Відповідно, змінні, описані субатомними частинками, мали поводитися детерміновано. Тобто, її поведінку потрібно було прогнозувати точно і точно.

Однак кожен раз, коли проводився тест такого характеру, неможливо було отримати теоретично оцінене значення при вимірюванні.

Виміри були спотворені через природні умови експерименту, і отриманий результат не був корисним для збагачення атомної теорії.

Приклад

Наприклад: якщо мова йде про вимірювання швидкості та положення електрона, під час експерименту слід передбачити зіткнення фотона світла з електроном.

Це зіткнення викликає зміну швидкості та внутрішнього положення електрона, за допомогою яких об'єкт вимірювання змінюється експериментальними умовами.

Тому дослідник заохочує виникнення неминучої експериментальної помилки, незважаючи на точність та точність використовуваних інструментів.

Квантова механіка, крім класичної механіки

Окрім сказаного, принцип невизначеності Гейзенберга стверджує, що за визначенням квантова механіка працює інакше, ніж класична механіка.

Отже, передбачається, що точне знання вимірювань на субатомному рівні обмежене тонкою лінією, яка розділяє класичну та квантову механіку.

Обмеження

Незважаючи на пояснення невизначеності субатомних частинок та встановлення відмінностей між класичною та квантовою механікою, атомна модель Гейзенберга не встановлює єдиного рівняння для пояснення випадковості цього типу явищ.

Крім того, той факт, що взаємозв'язок встановлюється через нерівність, означає, що коло можливостей для добутку двох сполучених канонічних змінних є невизначеним. Отже, невизначеність, властива субатомним процесам, є значною.

Статті, що цікавлять

Атомна модель Шредінгера.

Атомна модель Де Бройля.

Атомна модель Чадвіка.

Атомна модель Перріна.

Атомна модель Томсона.

Атомна модель Далтона.

Атомна модель Дірака Йордана.

Атомна модель Демокріта.

Атомна модель Бора.

Атомна модель Соммерфельда.

Список літератури

1. Бейлер, Р. (1998). Вернер Гейзенберг. Encyclopædia Britannica, Inc. Відновлено: britannica.com
2. Принцип невизначеності Гейзенберга (другий). Відновлено з: hiru.eus
3. Гарсія, Дж. (2012). Принцип невизначеності Гейзенберга. Відновлено: hiberus.com
4. Атомні моделі (sf). Національний автономний університет Мексики. Мексика DF, Мексика. Відновлено з: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
5. Вернер Гейзенберг (sf). Відновлюється з: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
6. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Константа Планка. Відновлено з: es.wikipedia.org
7. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Відношення невизначеності Гейзенберга. Відновлено з: es.wikipedia.org