この原理は、現代物理学、特に量子物理学において非常に重要です。古典物理学だけでは不可能な、より良い方法で物理世界を理解するのに役立ちます。ハイゼンベルグの不確定性原理は、粒子の位置を正確に決定すればするほど、その位置を正確に決定できなくなることを意味します。ただし、この例外的な規則は、微視的な粒子にのみ適用され、巨視的な粒子には適用されません。この原理は、物質の二重性、つまり波動と粒子を示す、物質の波動粒子二重性に基づいています。この記事では、ハイゼンベルグの不確定性原理とその例についてよく寄せられる質問について説明します。
ハイゼンベルグの不確定性原理に関するよくある質問
質問:ハイゼンベルグの不確定性原理とは何ですか?
回答:1927 年に Werner Heisenberg によって発表された Heisenberg の不確定性原理は、粒子の位置と運動量の両方を同時に決定することは不可能であると述べています。ハイゼンベルグの原理は、エネルギーと時間の関係にも適用できます。ハイゼンベルグの不確定性原理の方程式は次のとおりです。
Δp。 Δ x ≥ h/4π.
Δ t ΔE ≥ h/4π
h=プランク定数
Δ=不確実性。
質問:陽子の与えられた不確かさは 4 × 103 m/s です。陽子の位置の計算に含まれる最小の不確実性を計算しますか?
回答:質問によると、
Δvx=4× 103 m/s.
=6.63× 10-34J/s.
陽子の質量=1.67262 × 10−27 kg
不確実性の原則から、
Δx × Δvx =h/4πm
Δx =h/4πm Δvx
Δx =7.9× 10-12 m/s.
回答:陽子の位置の計算に含まれる最小の不確実性は 7.9× 10-12 m です。
質問:ハイゼンベルグの不確定性原理によれば、電子の位置と速度を同時に計算することは不可能です。理由を述べてください。
答え:ボーアのモデルによれば、電子は物質粒子であり、その運動量と位置を同時に計算することが可能です。しかし、ド・ブロイは電子の波動性を宣言し、電子の正確な位置と速度を同時に計算することは不可能であると結論付けました。 1927 年、ハイゼンベルクは、粒子の位置と運動量を同時に決定することは不可能であるという原理を示しました。これは単純に、電子が明確な位置と方向を同時に持っていないためです。
問題:物体の運動量を定義してください。
答え:線形運動量は、任意のシステムの質量とその速度の積によって得られる値です。したがって、質量と速度の両方に正比例することは明らかです。それはベクトル量（大きさと方向の両方を持つ量）です。線形運動量を表すために使用される記号は「p」で、その単位はキログラム メートル/秒 (kg. m/s)、つまり質量と速度の組み合わせ単位です。ただし、閉じたシステム、つまり物質の交換や移動がないシステムでは、運動量は変わりません。
p =mv
ここで、p =線形運動量、
m =粒子の質量と
v =粒子の速度。
質問:線形運動量の保存を定義してください。
答え:線形運動量の保存は、エネルギー保存のようなもので、孤立したシステムでは、システムの全運動量は変わらないということです。任意のシステムの総運動量は、そのシステム内のいくつかのオブジェクトの個々の運動量の合計です。線形運動量の保存は、爆発力による衝突や分離などのさまざまな相互作用に適用されます。線形運動量の保存には、ロケットの発射や既知の運動量を持つ 2 つの粒子の衝突と合体など、いくつかの用途があります。この法則は、合体した物体の運動量を決定するのに役立ちます。
質問:与えられた陽子の不確実性は午後 20 時です。ハイゼンベルグの不確実性原理を使用して、陽子の速度の不確実性を決定します。
解決策:
数学的には、ハイゼンベルグの不確定性原理は次のとおりです。
△×。 Δ p ≥ h/4π
質問によると、
Δ x =午後 20 時
ハイゼンベルグの不確定性原理を適用すると、
△×。 Δ p ≥ h/4π
Δ p ≥ h/ 4πΔ x
Δp ≥ 2.6364×10-24 (kg⋅ m/s)
mΔv ≥ 2.6364×10-24 (kg⋅ m/s)
または、
Δv ≥ 2893962.67837 m/s
Δv ≈ 2.9×106 m/s
ハイゼンベルグの不確実性原理を使用した陽子の速度の不確実性は、2.9×106 m/s です。
質問:ハイゼンベルクの不確定性原理が、より小さな分子または微視的な分子にのみ適用され、巨視的な分子には適用されないのはなぜですか?
回答:ハイゼンベルクの不確定性原理は、プランク定数が非常に小さな粒子にのみ適用されるため、より小さな分子または微視的な分子にのみ適用され、巨視的な分子には適用されません。このように、小さな物体の位置と運動量の不確実性を実験的に決定することは困難です。
結論
ハイゼンベルグの不確定性原理は、粒子の位置と運動量を同時に絶対的な精度で決定することは不可能であると述べています。この原理は、1927 年にドイツの物理学者であり哲学者であるヴェルナー ハイゼンベルグによって述べられ、量子物理学において非常に重要です。この原理は、波と粒子の二重性、つまり物質の二重性 (波と粒子) に基づいています。この記事を読んで、ハイゼンベルグの不確定性原理に関するよくある質問の一部を確認してください。
