Heisenberg의 γ-Ray 현미경은 조명을 위해 고 에너지 감마선을 사용하는 매우 고해상도 현미경입니다. 그러나이 현미경은 현재 존재하지 않지만 Heisenberg는 전자의 위치를 매우 정확하게보고 찾을 수 있다고 상상했습니다. 이 고해상도 현미경은 고 에너지 광선을 사용하여 전자에 더 큰 차기를 제공합니다. 불확실성 원칙에 따르면, 전자의 위치를 더 정확하게 결정하려고할수록 덜 정확하거나 불확실한 것이 운동량이 될 것임이 분명합니다. 그의 이론은 물리학에 큰 의미가 있으며 양자 물리학의 징계에 새로운 방향을 제시합니다.
감마선이란 무엇입니까?
감마선은 원자 핵 및 아 원자 입자의 방사성 붕해의 산물입니다. 그들은 가장 짧은 파장 (X- 레이보다 짧음)을 가지고 있지만 가장 높은 에너지를 가지고 있습니다. 이 광선이 세포와 접촉하면 죽일 수 있습니다. 따라서, 이들은 방사선을 통해 암 세포를 죽이는 데 광범위하게 사용됩니다.
Heisenberg의 γ-Ray Microscope
Heisenberg의 수정 된 γ- 선 현미경 버전에서, 자유 전자는 현미경 렌즈 센터 바로 아래에 앉아 각도 2a의 원형 원뿔을 형성합니다. 그런 다음 왼쪽에서 전자를 γ- 선으로 비추겠습니다. 파도 광학의 원리에 따르면, 현미경은 물체를 크기, 즉 Δx로 분해 할 수있다. 이 관계의 표현은 다음과 같습니다.
Δx =l / (2sina)
양자 역학에서, 전자를 때리는 감마선은 입자처럼 행동하는 경향이 있기 때문에 움직입니다. 전자가 현미경 렌즈로의 회절에서, 전자는 오른쪽으로 변형된다. 관찰을 위해, 감마 광선은 각도 2a의 원뿔 내에서 어떤 각도라도 산란해야합니다. 방정식은 다음과 같습니다.
p =h / l,
H =플랑크의 상수 (값 =6.62607015 × 10-34 Joule Second)
p'x =(H sina) / l ',
l '=편향된 감마선의 파장.
극단적 인 경우, 감마가 현미경 렌즈의 왼쪽 가장자리를 치면 뒤로 반동 할 때. 총 운동량에 대한 표현은 다음과 같습니다.
p”x - (H sina) / l”.
최종 모멘텀은 모멘텀 보존 법칙에 따라 항상 초기 운동량과 같습니다. 따라서 최종 운동량에 대한 표현은 다음과 같습니다.
p'x =(H sina) / l '는 p”x - (h sina) / l”과 같습니다.
A가 작다고 가정하면 다음과 같이 생각합니다.
P”X - P'X =ΔPX ~ 2H sina / l [l '~ l”~ l]
앞에서 언급했듯이 Δx =l / (2 sina), 우리는 최소 불확실성과 x 축을 따른 운동량의 불확실성 사이의 상호 관계를 얻습니다. 방향 x에서 :
ΔPX ~ H / ΔX 또는 ΔPX ΔX ~ H.
우리는 최소값보다 불확실성에 대한 부호보다 더 큰 부호를 추가 할 수 있습니다.
Heisenberg의 불확실성 원리는 무엇입니까?
1927 년 독일 물리학자인 Heisenberg는 유명한 불확실성 원칙을 제시했습니다. 이 원칙은 절대 정확도로 또는 불확실성없이 동시에 입자의 위치와 운동량을 결정하는 것이 불가능하다고 명시되어 있습니다. 그러나,이 원리는 전자, 양성자 또는 중성자와 같은 미세한 입자에만 적용되며 자동차와 같은 거시적 입자에는 적용되지 않습니다. 원리는 물질이 입자와 파도로 존재하는 물질의 파동 입자 이중성을 기반으로합니다.
δ p. δ x ≥ h/4π.
Δ T ΔE ≥ H/4π
여기서 h =플랑크의 상수
δ =불확실성.
Heisenberg γ-Ray Microscope의 중요성
Heisenberg γ-Ray 현미경의 중요성은 고 에너지 감마선을 사용하여 전자의 정확한 위치를 결정하는 데 있습니다.
해결 된 질문
질문 :전자가 모멘텀 (ΔP)에서 불확실성으로 40m/s의 속도로 움직이고 있다고 가정합니다. Heisenberg의 불확실성 공식을 사용하여 위치의 불확실성 (ΔX)을 결정하십시오. [전자의 질량 =9.1 × 10-31 kg].
솔루션 :
질문에 따르면 :
v =40m/s
M =9.1 × 10-31 kg
H =6.626 × 10-34 JS
ΔP =10-6
공식을 p =m × v
로 적용합니다p =9.1 × 10-31 × 40
p =364 × 10-31 kgm/s 또는
ΔP =364 × 10-37
Heisenberg의 불확실성 공식에 따르면
δ x. δ P ≥ H/4π
Δ x ≥ H/4π Δ p
Δ x ≥1.44 m
결론
Heisenberg의 발견은 Schrodinger의 이론과 함께 양자 물리학에서 매우 중요합니다. 불확실성 원리는 입자의 위치와 운동량을 동시에 정확하게 결정하는 것이 불가능하다고 명시되어 있습니다. 따라서, 그는 현미경으로 고 에너지 감마선을 사용하여 전자의 정확한 위치를 결정하기 위해 γ- 선 현미경을 제안했다. 광선은 방사성 요소의 붕해와 붕괴를 생성합니다. 그들은 가장 짧은 파장 (엑스레이보다 짧음)이지만 가장 높은 에너지를 가지고 있습니다.
