- ลักษณะเฉพาะ
- การทดสอบการทดลอง
- ตัวอย่าง
- กลศาสตร์ควอนตัมนอกเหนือจากกลศาสตร์คลาสสิก
- ข้อ จำกัด
- บทความที่น่าสนใจ
- อ้างอิง
แบบจำลองอะตอมของไฮเซนเบิร์ก (1927) แนะนำหลักความไม่แน่นอนในวงโคจรของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสของอะตอม นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันคนสำคัญได้วางรากฐานของกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อประมาณพฤติกรรมของอนุภาคย่อยของอะตอมที่ประกอบกันเป็นอะตอม
หลักการความไม่แน่นอนของ Werner Heisenberg บ่งชี้ว่าทั้งตำแหน่งหรือโมเมนตัมเชิงเส้นของอิเล็กตรอนไม่สามารถทราบได้อย่างแน่นอน หลักการเดียวกันนี้ใช้กับตัวแปรเวลาและพลังงาน นั่นคือถ้าเรามีเงื่อนงำเกี่ยวกับตำแหน่งของอิเล็กตรอนเราจะไม่ทราบโมเมนตัมเชิงเส้นของอิเล็กตรอนและในทางกลับกัน
เวอร์เนอร์ไฮเซนเบิร์ก
ในระยะสั้นไม่สามารถทำนายค่าของทั้งสองตัวแปรพร้อมกันได้ สิ่งที่กล่าวมาข้างต้นไม่ได้หมายความว่าไม่สามารถทราบขนาดที่กล่าวมาข้างต้นได้อย่างแม่นยำ ตราบใดที่แยกจากกันจะไม่มีอุปสรรคในการได้รับมูลค่าดอกเบี้ย
อย่างไรก็ตามความไม่แน่นอนเกิดขึ้นเมื่อต้องทราบปริมาณคอนจูเกตพร้อมกันสองค่าเช่นตำแหน่งและโมเมนตัมและเวลาพร้อมกับพลังงาน
หลักการนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการให้เหตุผลทางทฤษฎีอย่างเคร่งครัดซึ่งเป็นคำอธิบายเดียวที่เป็นไปได้ที่จะให้เหตุผลสำหรับการสังเกตทางวิทยาศาสตร์
ลักษณะเฉพาะ
ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2470 Heisenberg ได้ตีพิมพ์ผลงานของเขาเกี่ยวกับเนื้อหาเกี่ยวกับการรับรู้ของจลนศาสตร์และกลศาสตร์เชิงทฤษฎีควอนตัมซึ่งเขาให้รายละเอียดเกี่ยวกับหลักการของความไม่แน่นอนหรือความไม่แน่นอน
หลักการนี้เป็นพื้นฐานในแบบจำลองอะตอมที่ไฮเซนเบิร์กเสนอโดยมีลักษณะดังต่อไปนี้:
- หลักการความไม่แน่นอนเกิดขึ้นเพื่อเป็นคำอธิบายที่เติมเต็มทฤษฎีอะตอมใหม่เกี่ยวกับพฤติกรรมของอิเล็กตรอน แม้จะใช้เครื่องมือวัดที่มีความแม่นยำและความไวสูง แต่ความไม่แน่นอนก็ยังคงมีอยู่ในการทดสอบทดลอง
- เนื่องจากหลักการของความไม่แน่นอนเมื่อวิเคราะห์ตัวแปรที่เกี่ยวข้องสองตัวแปรหากคุณมีความรู้ที่ถูกต้องเกี่ยวกับหนึ่งในนั้นความไม่แน่นอนเกี่ยวกับค่าของตัวแปรอื่นจะเพิ่มขึ้น
- ไม่สามารถวัดโมเมนตัมและตำแหน่งของอิเล็กตรอนหรืออนุภาคย่อยอะตอมอื่น ๆ ได้ในเวลาเดียวกัน
- ความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรทั้งสองถูกกำหนดโดยอสมการ ตามที่ไฮเซนเบิร์กสินค้าของรูปแบบของโมเมนตัมเชิงเส้นและตำแหน่งของอนุภาคที่สูงกว่าเสมอเชาวน์ระหว่างคง Plank (6.62606957 (29) × 10 -34จูลส์ x วินาที) และ4πที่ระบุรายละเอียด ในนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ต่อไปนี้:
คำอธิบายแผนภูมิที่สอดคล้องกับนิพจน์นี้มีดังต่อไปนี้:
∆p: ความไม่แน่นอนของโมเมนต์เชิงเส้น
∆x: ความไม่แน่นอนของตำแหน่ง
h: ค่าคงที่ของไม้กระดาน
π: pi หมายเลข 3.14
- จากมุมมองข้างต้นผลคูณของความไม่แน่นอนมีอัตราส่วน h / 4πซึ่งเป็นค่าคงที่ ดังนั้นหากขนาดหนึ่งมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์อีกขนาดหนึ่งจะต้องเพิ่มขึ้นในสัดส่วนที่เท่ากัน
- ความสัมพันธ์นี้ใช้ได้กับปริมาณที่กำหนดคอนจูเกตทุกคู่ ตัวอย่างเช่นหลักการความไม่แน่นอนของ Heisenberg สามารถใช้ได้อย่างสมบูรณ์แบบกับคู่เวลาพลังงานดังรายละเอียดด้านล่าง:
ในนิพจน์นี้:
∆E: ความไม่แน่นอนของพลังงาน
∆t: ความไม่แน่นอนของเวลา
h: ค่าคงที่ของไม้กระดาน
π: pi หมายเลข 3.14
- จากแบบจำลองนี้เป็นไปตามที่กำหนดสาเหตุสัมบูรณ์ในตัวแปรบัญญัติคอนจูเกตเป็นไปไม่ได้เนื่องจากการสร้างความสัมพันธ์นี้เราควรมีความรู้เกี่ยวกับค่าเริ่มต้นของตัวแปรที่ศึกษา
- ดังนั้นแบบจำลองของ Heisenberg จึงขึ้นอยู่กับสูตรความน่าจะเป็นเนื่องจากการสุ่มที่มีอยู่ระหว่างตัวแปรในระดับย่อยของอะตอม
การทดสอบการทดลอง
หลักการความไม่แน่นอนของ Heisenberg กลายเป็นคำอธิบายเดียวที่เป็นไปได้สำหรับการทดสอบทดลองที่เกิดขึ้นในช่วงสามทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 21
ก่อนที่ไฮเซนเบิร์กจะกล่าวถึงหลักการของความไม่แน่นอนกฎที่มีผลบังคับใช้ในเวลานั้นได้ชี้ให้เห็นว่าตัวแปรโมเมนตัมเชิงเส้นตำแหน่งโมเมนตัมเชิงมุมเวลาพลังงานและอื่น ๆ สำหรับอนุภาคย่อยของอะตอมถูกกำหนดในการดำเนินการ
นั่นหมายความว่าพวกเขาได้รับการปฏิบัติราวกับว่าเป็นฟิสิกส์คลาสสิก นั่นคือค่าเริ่มต้นถูกวัดและประเมินค่าสุดท้ายตามขั้นตอนที่กำหนดไว้ล่วงหน้า
นี่เป็นการกำหนดระบบอ้างอิงสำหรับการวัดเครื่องมือวัดและวิธีการใช้เครื่องมือดังกล่าวโดยนัยตามวิธีการทางวิทยาศาสตร์
ดังนั้นตัวแปรที่อธิบายโดยอนุภาคย่อยจึงต้องทำงานในลักษณะที่กำหนด นั่นคือพฤติกรรมของมันต้องได้รับการทำนายอย่างถูกต้องและแม่นยำ
อย่างไรก็ตามทุกครั้งที่มีการทดสอบในลักษณะนี้จะไม่สามารถได้รับค่าประมาณทางทฤษฎีในการวัด
การวัดผิดเพี้ยนเนื่องจากสภาพธรรมชาติของการทดลองและผลที่ได้รับไม่มีประโยชน์ในการเสริมสร้างทฤษฎีอะตอม
ตัวอย่าง
ตัวอย่างเช่นหากเป็นการวัดความเร็วและตำแหน่งของอิเล็กตรอนการตั้งค่าการทดลองต้องพิจารณาการชนกันของโฟตอนของแสงกับอิเล็กตรอน
การชนกันนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความเร็วและตำแหน่งภายในของอิเล็กตรอนซึ่งวัตถุของการวัดจะถูกเปลี่ยนแปลงโดยเงื่อนไขการทดลอง
ดังนั้นผู้วิจัยจึงสนับสนุนให้เกิดข้อผิดพลาดจากการทดลองที่หลีกเลี่ยงไม่ได้แม้ว่าเครื่องมือที่ใช้จะมีความแม่นยำและเที่ยงตรงก็ตาม
กลศาสตร์ควอนตัมนอกเหนือจากกลศาสตร์คลาสสิก
นอกเหนือจากที่กล่าวมาแล้วหลักการของความไม่แน่นอนของ Heisenberg ยังระบุว่าตามคำนิยามกลศาสตร์ควอนตัมทำงานแตกต่างจากกลศาสตร์คลาสสิก
ดังนั้นจึงสันนิษฐานว่าความรู้ที่แม่นยำเกี่ยวกับการวัดในระดับอะตอมจะถูก จำกัด โดยเส้นแบ่งที่แยกกลศาสตร์คลาสสิกและกลศาสตร์ควอนตัม
ข้อ จำกัด
แม้จะอธิบายถึงความไม่แน่นอนของอนุภาคย่อยและสร้างความแตกต่างระหว่างกลศาสตร์คลาสสิกและกลศาสตร์ควอนตัมแบบจำลองอะตอมของไฮเซนเบิร์กไม่ได้สร้างสมการเดียวเพื่ออธิบายความสุ่มของปรากฏการณ์ประเภทนี้
นอกจากนี้ความจริงที่ว่าความสัมพันธ์ถูกสร้างขึ้นโดยความไม่เท่าเทียมกันหมายความว่าช่วงของความเป็นไปได้สำหรับผลคูณของตัวแปรบัญญัติสองคอนจูเกตนั้นไม่แน่นอน ดังนั้นความไม่แน่นอนที่มีอยู่ในกระบวนการย่อยของอะตอมจึงมีความสำคัญ
บทความที่น่าสนใจ
แบบจำลองอะตอมของSchrödinger
แบบจำลองอะตอมของ De Broglie
แบบจำลองอะตอมของ Chadwick
แบบจำลองอะตอมของ Perrin
แบบจำลองอะตอมของทอมสัน
แบบจำลองอะตอมของดาลตัน
แบบจำลองอะตอมของ Dirac Jordan
แบบจำลองอะตอมของ Democritus
แบบจำลองอะตอมของบอร์
แบบจำลองอะตอมซอมเมอร์เฟลด์
อ้างอิง
- Beyler, R. (1998). เวอร์เนอร์ไฮเซนเบิร์ก สารานุกรมบริแทนนิกาอิงค์สืบค้นจาก: britannica.com
- หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก (nd) กู้คืนจาก: hiru.eus
- การ์เซีย, J. (2012). หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ดึงมาจาก: hiberus.com
- แบบจำลองอะตอม (sf) มหาวิทยาลัยอิสระแห่งชาติเม็กซิโก เม็กซิโก DF เม็กซิโก กู้คืนจาก: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
- Werner Heisenberg (nd) ดึงมาจาก: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
- Wikipedia, สารานุกรมเสรี (2018). ค่าคงที่ของไม้กระดาน สืบค้นจาก: es.wikipedia.org
- Wikipedia, สารานุกรมเสรี (2018). ความสัมพันธ์ที่ไม่แน่นอนของ Heisenberg สืบค้นจาก: es.wikipedia.org