- karakteristik
- Tes eksperimental
- Contoh
- Mekanika kuantum selain mekanika klasik
- Batasan
- Artikel yang menarik
- Referensi
Model atom Heisenberg (1927) memperkenalkan prinsip ketidakpastian dalam orbital elektron yang mengelilingi inti atom. Fisikawan Jerman terkemuka meletakkan dasar-dasar mekanika kuantum untuk memperkirakan perilaku partikel subatom yang menyusun atom.
Prinsip ketidakpastian Werner Heisenberg menunjukkan bahwa baik posisi maupun momentum linier sebuah elektron tidak dapat diketahui dengan pasti. Prinsip yang sama berlaku untuk variabel waktu dan energi; Artinya, jika kita memiliki petunjuk tentang posisi elektron, kita tidak akan mengetahui momentum linier elektron, dan sebaliknya.
Werner Heisenberg
Singkatnya, tidak mungkin untuk memprediksi nilai kedua variabel secara bersamaan. Hal di atas tidak menyiratkan bahwa salah satu besaran yang disebutkan di atas tidak dapat diketahui secara tepat. Selama terpisah, tidak ada halangan untuk memperoleh nilai bunga.
Namun, ketidakpastian terjadi ketika mengetahui secara bersamaan dua kuantitas konjugasi, seperti posisi dan momentum, dan waktu bersama dengan energi.
Prinsip ini muncul karena penalaran teoretis yang ketat, sebagai satu-satunya penjelasan yang layak untuk memberikan alasan bagi pengamatan ilmiah.
karakteristik
Pada Maret 1927 Heisenberg menerbitkan karyanya On the perseptual content of kinematics and quantum theory mechanics, di mana dia merinci prinsip ketidakpastian atau ketidakpastian.
Prinsip ini, fundamental dalam model atom yang dikemukakan oleh Heisenberg, dicirikan sebagai berikut:
- Prinsip ketidakpastian muncul sebagai penjelasan yang melengkapi teori atom baru tentang perilaku elektron. Meskipun menggunakan alat ukur dengan presisi dan sensitivitas tinggi, ketidakpastian masih ada dalam setiap uji eksperimental.
- Karena prinsip ketidakpastian, ketika menganalisis dua variabel terkait, jika Anda memiliki pengetahuan yang akurat tentang salah satunya, maka ketidakpastian tentang nilai variabel lainnya akan semakin meningkat.
- Momentum dan posisi elektron, atau partikel subatom lainnya, tidak dapat diukur pada waktu yang bersamaan.
- Hubungan antara kedua variabel diberikan oleh ketidaksamaan. Menurut Heisenberg, hasil kali variasi momentum linier dan posisi partikel selalu lebih besar dari hasil bagi antara konstanta Plank (6.62606957 (29) × 10 -34 Jules x detik) dan 4π, sebagaimana dijelaskan secara rinci dalam ekspresi matematika berikut:
Legenda yang sesuai dengan ekspresi ini adalah sebagai berikut:
∆p: ketidakpastian momen linier.
∆x: ketidakpastian posisi.
h: Konstanta papan.
π: nomor pi 3,14.
- Mengingat hal di atas, hasil kali ketidakpastian memiliki batas bawah rasio h / 4π, yang merupakan nilai konstan. Oleh karena itu, jika salah satu magnitudo menjadi nol, yang lain harus bertambah dengan proporsi yang sama.
- Hubungan ini berlaku untuk semua pasangan kuantitas kanonik konjugasi. Sebagai contoh: Prinsip ketidakpastian Heisenberg dapat diterapkan secara sempurna pada pasangan energi-waktu, seperti yang dijelaskan di bawah ini:
Dalam ungkapan ini:
∆E: ketidakpastian energi.
∆t: ketidakpastian waktu.
h: Konstanta papan.
π: nomor pi 3,14.
- Dari model ini dapat disimpulkan bahwa determinisme kausal absolut dalam variabel kanonik konjugasi tidak mungkin, karena untuk membangun hubungan ini seseorang harus memiliki pengetahuan tentang nilai awal variabel penelitian.
- Akibatnya, model Heisenberg didasarkan pada formulasi probabilistik, karena keacakan yang ada di antara variabel-variabel di tingkat subatom.
Tes eksperimental
Prinsip ketidakpastian Heisenberg muncul sebagai satu-satunya penjelasan yang mungkin untuk uji eksperimental yang berlangsung selama tiga dekade pertama abad ke-21.
Sebelum Heisenberg mengemukakan asas ketidakpastian, sila yang berlaku saat itu mengemukakan bahwa variabel momentum linier, posisi, momentum sudut, waktu, energi, antara lain, untuk partikel subatomik didefinisikan secara operasional.
Ini berarti bahwa mereka diperlakukan seperti fisika klasik; yaitu, nilai awal diukur dan nilai akhir diperkirakan sesuai dengan prosedur yang telah ditetapkan sebelumnya.
Ini tersirat dalam definisi sistem acuan untuk pengukuran, alat ukur dan cara penggunaan alat tersebut, sesuai dengan metode ilmiah.
Dengan demikian, variabel yang dijelaskan oleh partikel subatom harus berperilaku deterministik. Artinya, perilakunya harus diprediksi secara akurat dan tepat.
Namun, setiap kali pengujian seperti ini dilakukan, tidak mungkin untuk mendapatkan nilai perkiraan teoritis dalam pengukuran.
Pengukuran tersebut terdistorsi karena kondisi alam percobaan, dan hasil yang diperoleh tidak berguna untuk memperkaya teori atom.
Contoh
Sebagai contoh: jika ini adalah soal mengukur kecepatan dan posisi elektron, pengaturan eksperimen harus mempertimbangkan tumbukan foton cahaya dengan elektron.
Tabrakan ini menyebabkan variasi dalam kecepatan dan posisi intrinsik elektron, yang dengannya objek pengukuran diubah oleh kondisi percobaan.
Oleh karena itu, peneliti mendorong terjadinya kesalahan eksperimental yang tidak dapat dihindari, meskipun instrumen yang digunakan akurat dan presisi.
Mekanika kuantum selain mekanika klasik
Selain di atas, prinsip ketidakpastian Heisenberg menyatakan bahwa, menurut definisi, mekanika kuantum bekerja secara berbeda dari mekanika klasik.
Akibatnya, diasumsikan bahwa pengetahuan yang tepat tentang pengukuran pada tingkat subatomik dibatasi oleh garis halus yang memisahkan mekanika klasik dan kuantum.
Batasan
Meskipun menjelaskan ketidakpastian partikel subatom dan menetapkan perbedaan antara mekanika klasik dan kuantum, model atom Heisenberg tidak membuat persamaan tunggal untuk menjelaskan keacakan jenis fenomena ini.
Lebih lanjut, fakta bahwa hubungan dibentuk melalui ketidaksamaan menyiratkan bahwa kisaran kemungkinan untuk produk dari dua variabel kanonik konjugasi tidak pasti. Akibatnya, ketidakpastian yang melekat dalam proses subatom menjadi signifikan.
Artikel yang menarik
Model atom Schrödinger.
Model atom De Broglie.
Model atom Chadwick.
Model atom Perrin.
Model atom Thomson.
Model atom Dalton.
Model atom Dirac Jordan.
Model atom dari Democritus.
Model atom Bohr.
Model atom Sommerfeld.
Referensi
- Beyler, R. (1998). Werner Heisenberg. Encyclopædia Britannica, Inc. Diperoleh dari: britannica.com
- Prinsip Ketidakpastian Heisenberg (nd). Diperoleh dari: hiru.eus
- García, J. (2012). Prinsip ketidakpastian Heisenberg. Diperoleh dari: hiberus.com
- Model atom (sf). Universitas Otonomi Nasional Meksiko. Mexico DF, Meksiko. Diperoleh dari: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
- Werner Heisenberg (nd). Diperoleh dari: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Konstanta papan. Diperoleh dari: es.wikipedia.org
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Hubungan ketidakpastian Heisenberg. Diperoleh dari: es.wikipedia.org