Heisenberg의 불확실성 원리는 위치가 정확히 인식 될수록 운동량이 정확하게 알려져 있지만 위치는 알려져 있지 않을 때 모멘텀이 더 불확실하다고 주장합니다. 이것은 Newtonian Physics가 제안한 것과 매우 다릅니다. 그것은 충분한 기술이 주어지면 모든 입자 변수는 무한한 정도의 불확실성으로 추적 될 수 있다고 주장합니다. 이것은 과학자가 많은 양자 변수를 동시에 측정 할 수없는 이유를 설명하는 양자 물리학의 기본 원리입니다. Heisenberg의 불확실성 원리의 중요성에 대해 자세히 알아 보겠습니다.
불확실성 원리의 기원
파동 입자의 이중 특성은 불확실성 원리의 기원의 주요 원인입니다. 각 입자는 파동 구조를 가지기 때문에 파동의 기복이 가장 큰 곳에서 입자를 검출 할 확률이 더 큽니다. 입자의 기복이 증가함에 따라 파장이 더 정의되어 입자의 운동량을 결정하는 데 도움이됩니다. 이것은 지정된 위치를 갖는 입자가 일정한 속도를 갖지 않음을 보여줍니다. 정확한 속도는 잘 정의 된 파장을 가진 입자에 의해 주어진다. 결과적으로, 한 수량의 정확한 측정은 다른 수량의 측정에서 상당한 불확실성을 유발합니다.
Heisenberg의 불확실성 원칙의 공식
이 아이디어는 독일 과학자 인 베르너 하이젠 베르크 (Werner Heisenberg)가 제안했다. 마찬가지로,이 두 측정의 오류의 곱은 최소값을 갖습니다. 결과적으로, 에너지와 시간 불확실성의 산물에는 한계가 있습니다. 이것은 자연의 고유 한파 품질에 대한 양자 기계적 설명 때문입니다.
이 원칙은 일반적인 과학적 경험에 의해 공개되지 않습니다. 이 개념에 의해 예측 된 불확실성이 일반 항목에 대해 관찰하기에는 너무 작기 때문입니다. 결과적으로, 위치 및 속도 불확실성의 생성물은 비교적 작은 물리적 수량 인 h보다 동일하다. 결과적으로,이 불확실성 의이 산물은 매우 작은 질량을 가진 원자 및 아 원자 입자에만 중요합니다.
위치와 운동량의 값은 항상 h/4π보다 높습니다.
공식 :∆x∆p ≥ h4
여기서,
문자 h는 플랑크 상수 (6.62607004 x 10-34 m2 kg / s)를 나타냅니다.
∆p는 모멘텀에서 불확실성을 나타냅니다
∆x는 위치의 불확실성을 나타냅니다
Heisenberg의 불확실성 원리를 표현하는 또 다른 공식은 다음과 같습니다.
∆x∆mv ≥ h4
이것은 운동량이 p =mv.
이기 때문에 발생합니다위치 또는 운동량이 정확하게 측정되면 다른 수량의 측정에서 부정확성이 더 높음을 즉시 나타냅니다.
Heisenberg의 불확실성 원칙의 적용
Heisenberg의 불확실성 원리의 응용은 다음과 같습니다.
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핵에는 자유 전자가 없습니다
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스펙트럼 라인의 너비
양자 물리학 기반 Heisenberg의 불확실성 원리는 고전 물리학이 설명 할 수없는 몇 가지 사항을 설명합니다. 응용 중 하나는 전자가 핵 내에 존재할 수 없음을 입증하는 것입니다.
그것은 다음과 같이 간다 :
핵에 전자가 있다고 가정 해 봅시다. 핵 직경은 약 10-14 미터입니다. 전자가 핵 내부에 존재하는 경우 전자의 위치는 불확실해야합니다.
전자 운동량의 불확실성이 위의 값이라면, 전자의 운동량은이 순서의 최소한이어야합니다. p =0.52 10-20 kg m/sec. 이러한 모멘텀이 크면 전자의 속도는 빛의 속도와 비슷해야합니다. 결과적으로, 다음의 상대 론적 공식은 에너지를 계산하는 데 사용되어야합니다.
e =√ m20 c4 + p2c2
e =√ (9.1*10-31) 2 (3*108) 4 + (0.52*10-20) 2 (3*108) 2
=√ (6707.61*10-30) +(2.42*10-24)
e =1.56*10-12 J
또는 e =1.56 mev
결과적으로 전자가 핵에 발생하면 에너지는 1.56 meV에 걸쳐 있어야합니다. 그럼에도 불구하고, 핵에서 방출 된 전자는 약 3 meV의 에너지를 가지며, 이는 1.56 meV의 값과 상당히 다릅니다. 핵 내부에 전자가 존재할 수없는 또 다른 이유는 실험적 증거에 따르면 원자의 전자 나 입자가 4 meV보다 큰 에너지를 가지지 않기 때문입니다.
.따라서 핵 내에 전자가 존재하지 않는다는 것이 확립되었습니다.
결론
Heisenberg의 불확실성 원칙은 과학에서 실험이 어떻게 고안되고 실행되는지에 큰 영향을 미칩니다. 입자의 운동량 또는 위치를 결정하는 것을 고려하십시오. 측정하려면 입자와 상호 작용하고 다른 변수를 변경해야합니다. 예를 들어 전자의 위치를 모니터링하려면 전자와 광자와 같은 다른 입자 사이의 충돌이 필요합니다. 이것은 두 번째 입자의 일부를 측정하는 전자로 전달하여 변화를 일으킨다. 파장이 짧아서 전자 위치를보다 정확하게 결정하려면 더 많은 에너지가 필요하지만, 이는 접촉 중에 운동량을 더 많이 이동시킬 것입니다.
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