Atomski model Heisenbergovih značajki i ograničenja
Atomski model Heisenberga (1927) uvodi načelo nesigurnosti u elektronske orbitale koje okružuju atomsku jezgru. Izvanredni njemački fizičar postavio je temelje kvantne mehanike za procjenu ponašanja subatomskih čestica koje čine atom.
Princip nesigurnosti Wernera Heisenberga pokazuje da nije moguće sa sigurnošću znati ni poziciju ni linearni zamah elektrona. Isto načelo vrijedi za vrijeme i energiju varijabli; to jest, ako imamo trag o položaju elektrona, nećemo znati linearni zamah elektrona, i obrnuto.
Ukratko, nije moguće istovremeno predvidjeti vrijednost obje varijable. Gore navedeno ne implicira da se bilo koja od prethodno spomenutih veličina ne može točno znati. Sve dok je odvojeno, ne postoji prepreka za dobivanje vrijednosti interesa.
Međutim, nesigurnost se javlja kada je u pitanju poznavanje istodobno dvije konjugirane magnitude, kao što je slučaj s položajem i linearnim momentom, i vremena uz energiju.
Ovo načelo nastaje zbog strogo teoretskog rasuđivanja, kao jedino održivo objašnjenje za davanje razloga znanstvenim promatranjima.
indeks
- 1 Značajke
- 2 Eksperimentalna ispitivanja
- 2.1 Primjer
- 2.2 Kvantna mehanika osim klasične mehanike
- 3 Ograničenja
- 4 Zanimljivosti
- 5 Reference
značajke
U ožujku 1927. Heisenberg je objavio svoj rad O perceptualnom sadržaju kvantne teorijske kinematike i mehanike, gdje je detaljno opisao načelo nesigurnosti ili neodređenosti.
Ovaj princip, fundamentalni u atomskom modelu koji je predložio Heisenberg, karakterizira sljedeće:
- Princip nesigurnosti pojavljuje se kao objašnjenje koje nadopunjuje nove atomske teorije o ponašanju elektrona. Unatoč upotrebi mjernih instrumenata visoke preciznosti i osjetljivosti, neodređenost je još uvijek prisutna u bilo kojem eksperimentalnom testu.
- Zbog načela nesigurnosti, kada analiziramo dvije srodne varijable, ako imamo točno znanje o jednom od njih, tada će se neodređenost nad vrijednošću druge varijable povećavati.
- Linearni trenutak i položaj elektrona ili druge subatomske čestice ne mogu se mjeriti u isto vrijeme.
- Odnos između obje varijable daje nejednakost. Prema Heisenbergu, proizvod varijacija linearnog momenta i položaja čestice je uvijek veći od kvocijenta između konstante Plank (6.62606957 (29) × 10). -34 Jules x sekundi) i 4π, kao što je detaljno opisano u sljedećem matematičkom izrazu:
Legenda koja odgovara ovom izrazu je sljedeća:
Δp: neodređenost linearnog momenta.
Δx: neodređenost položaja.
h: Konstanta daske.
π: broj pi 3.14.
- S obzirom na gore navedeno, proizvod nesigurnosti ima kao donju granicu odnos h / 4π, koji je konstantna vrijednost. Stoga, ako jedna od magnuda teži nuli, druga se mora povećati u istom omjeru.
- Ovaj odnos vrijedi za sve parove konjugiranih kanonskih veličina. Na primjer: Heisenbergov princip nesigurnosti je savršeno primjenjiv na paru energije-vremena, kako je detaljno opisano u nastavku:
U ovom izrazu:
E: neodređenost energije.
Δt: neodređenost vremena.
h: Konstanta daske.
π: broj pi 3.14.
- Iz ovog modela zaključuje se da je apsolutni kauzalni determinizam u konjugiranim kanonskim varijablama nemoguć, jer da bi se uspostavio taj odnos treba imati znanje o početnim vrijednostima ispitivanih varijabli..
- Stoga se Heisenbergov model temelji na vjerojatnosnim formulacijama, zbog slučajnosti koja postoji između varijabli na subatomskim razinama.
Eksperimentalna ispitivanja
Princip neizvjesnosti Heisenberga pojavljuje se kao jedino moguće objašnjenje za eksperimentalne testove koji su se dogodili tijekom prva tri desetljeća 21. stoljeća.
Prije nego što je Heisenberg naveo načelo nesigurnosti, prevladavajući propisi tada sugerirali su da su varijable linearni moment, položaj, kutni moment, vrijeme, energija, između ostalog, za subatomske čestice definirane operativno..
To je značilo da ih se tretiralo kao klasičnu fiziku; tj. izmjerena je početna vrijednost i konačna vrijednost je procijenjena u skladu s prethodno utvrđenom procedurom.
Navedeno je uključivalo definiranje referentnog sustava za mjerenja, mjernog instrumenta i načina uporabe navedenog instrumenta, prema znanstvenoj metodi.
Prema tome, varijable opisane subatomskim česticama morale su se ponašati deterministički. To jest, njegovo ponašanje se moralo točno i točno predvidjeti.
Međutim, svaki put kada se provodi test ove prirode, nije bilo moguće dobiti teoretski procijenjenu vrijednost u mjerenju..
Mjerenja su pogrešno prikazana zbog prirodnih uvjeta eksperimenta, a dobiveni rezultat nije bio koristan za obogaćivanje teorije atoma..
primjer
Na primjer: ako se radi o mjerenju brzine i položaja elektrona, skup eksperimenta treba razmatrati sudar fotona svjetla s elektronom.
Ovaj sudar izaziva varijacije u brzini i unutarnjem položaju elektrona, s kojim se objekt mjerenja mijenja u eksperimentalnim uvjetima.
Stoga istraživač potiče pojavu neizbježne eksperimentalne pogreške, unatoč točnosti i preciznosti korištenih instrumenata.
Kvantna mehanika se razlikuje od klasične mehanike
Osim navedenog, načelo neodređenosti Heisenberga navodi da, prema definiciji, kvantna mehanika djeluje drugačije u odnosu na klasičnu mehaniku..
Prema tome, pretpostavlja se da je točno poznavanje mjerenja na subatomskoj razini ograničeno tankom linijom koja razdvaja klasičnu i kvantnu mehaniku..
ograničenja
Unatoč objašnjavanju neodređenosti subatomskih čestica i određivanju razlika između klasične i kvantne mehanike, Heisenbergov atomski model ne uspostavlja jedinstvenu jednadžbu za objašnjenje slučajnosti ove vrste pojava..
Nadalje, činjenica da je odnos uspostavljen kroz nejednakost implicira da je raspon mogućnosti za proizvod dvije konjugirane kanonske varijable neodređen. Stoga je nesigurnost svojstvena subatomskim procesima značajna.
Članci od interesa
Atomski model Schrödingera.
Atomski model Broglie.
Atomski model Chadwicka.
Perinomov atomski model.
Atomski model Thomsona.
Atomski model Daltona.
Atomski model Diracova Jordana.
Atomski model Demokrita.
Atomski model Bohra.
reference
- Beyler, R. (1998). Werner Heisenberg. Encyclopædia Britannica, Inc. Preuzeto s: britannica.com
- Heisenbergov princip neizvjesnosti (s.f.). Dobavljeno iz: hiru.eus
- García, J. (2012). Načelo nesigurnosti Heisenberga. Preuzeto s: hiberus.com
- Atomski modeli (s.f.). Nacionalno autonomno sveučilište u Meksiku. Mexico City, Meksiko. Oporavljeno od: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
- Werner Heisenberg (s.f.) Dobavljeno iz: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
- Wikipedija, Slobodna enciklopedija (2018.). Konstanta Planka. Preuzeto s: en.wikipedia.org
- Wikipedija, Slobodna enciklopedija (2018.). Neodređen odnos Heisenberga. Preuzeto s: en.wikipedia.org