Heisenbergo atominis modelis: charakteristikos ir apribojimai

Heisenbergo atominis modelis (1927) įveda neapibrėžtumo principą elektronų orbituose, kurie supa atominį branduolį. Išskirtinis vokiečių fizikas sukūrė kvantinės mechanikos pamatus, kad įvertintų atomų sudarančių subatominių dalelių elgesį.

Werner Heisenberg neapibrėžtumo principas rodo, kad negalima tiksliai žinoti nei elektrono padėties, nei linijinio momento. Tas pats principas taikomas laiko ir energijos kintamiesiems; tai yra, jei mes turime elektrono padėtį, mes nežinome elektrono linijinio momento ir atvirkščiai.

Trumpai tariant, abiejų kintamųjų vertės negalima prognozuoti vienu metu. Pirmiau minėtas dalykas nereiškia, kad nė vienas iš anksčiau minėtų dydžių negali būti tiksliai žinomas. Kol jis yra atskiras, nėra jokių kliūčių gauti palūkanų vertę.

Tačiau netikrumas vyksta tuo pačiu metu, kai kalbama apie du konjuguotus dydžius, kaip ir padėties ir linijinio momento atvejus, ir laiką, esantį šalia energijos.

Šis principas atsiranda dėl griežtai teorinių argumentų, kaip vienintelio perspektyvaus paaiškinimo, kuriuo remiantis galima pagrįsti mokslines pastabas.

Savybės

1927 m. Kovo mėn. Heisenbergas išleido savo darbą apie kvantinės teorinės kinematikos ir mechanikos suvokimo turinį, kuriame išsamiai apibūdino netikrumo ar neapibrėžtumo principą.

Šį principą, esminį Heisenbergo pasiūlytą atominį modelį, apibūdina:

- Netikrumo principas atsiranda kaip paaiškinimas, papildantis naujas atomines teorijas apie elektronų elgesį. Nepaisant didelio tikslumo ir jautrumo matavimo prietaisų, bet kokiame eksperimentiniame teste vis dar yra neapibrėžtumas.

- Dėl neapibrėžtumo principo, analizuojant du susijusius kintamuosius, jei vienas iš jų tiksliai žino, kito kintamojo vertės neapibrėžtumas didės.

- Tuo pačiu metu negalima matuoti elektrono ar kito subatominės dalelės linijinio momento ir padėties.

- Santykį tarp abiejų kintamųjų lemia nelygybė. Heisenbergo teigimu, linijinio impulso ir dalelių padėties svyravimų rezultatas visada yra didesnis nei koeficientas tarp lentos konstanta (6.62606957 (29) × 10 -34 Jules x sekundės) ir 4π, kaip išsamiai aprašyta ši matematinė išraiška:

Legenda, atitinkanti šią išraišką, yra tokia:

Δp: linijinio momento neapibrėžtis.

Δx: pozicijos neapibrėžtis.

h: Planko pastovumas.

π: skaičius pi 3.14.

- Atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta pirmiau, neapibrėžtumų rezultatas yra žemesnis ribos santykis h / 4π, kuris yra pastovi vertė. Todėl, jei vienas iš dydžių yra nulinis, kitas turi didėti tokia pačia proporcija.

- Šis ryšys galioja visoms konjuguotų kanoninių dydžių poroms. Pavyzdžiui: Heisenbergo neapibrėžtumo principas puikiai tinka energijos laiko pora, kaip nurodyta toliau:

Šioje frazėje:

ΔE: energijos neapibrėžtis.

Δt: laiko neapibrėžtis.

h: Planko pastovumas.

π: skaičius pi 3.14.

- Iš šio modelio daroma išvada, kad absoliutus priežastinis determinizmas konjuguotuose kanoniniuose kintamuosiuose yra neįmanomas, nes norint nustatyti tokius santykius, reikėtų žinoti apie pradines tyrimo kintamųjų reikšmes.

- Vadinasi, Heisenbergo modelis yra pagrįstas tikimybinėmis formuluotėmis dėl atsitiktinumo, kuris tarp kintamųjų yra subatominiame lygmenyje.

Eksperimentiniai bandymai

Heisenbergo neapibrėžtumo principas yra vienintelis galimas eksperimentinių bandymų, kurie įvyko per pirmuosius tris XXI a. Dešimtmečius, paaiškinimas.

Prieš Heisenbergą suformulavęs neapibrėžtumo principą, vyraujantieji prielaidos nurodė, kad kintamieji linijiniai impulsai, padėtis, kampinis momentas, laikas, energija, be kita ko, subatominėms dalelėms buvo apibrėžti operatyviai.

Tai reiškė, kad jie buvo traktuojami kaip klasikinė fizika; tai yra pradinė vertė buvo išmatuota ir galutinė vertė buvo įvertinta pagal iš anksto nustatytą procedūrą.

Pirmiau minėta, kad pagal mokslinį metodą buvo apibrėžta matavimo sistema, matavimo priemonė ir priemonės naudojimo būdas.

Pagal tai subatominių dalelių aprašyti kintamieji turėjo elgtis deterministiškai. Tai reiškia, kad jo elgesys turėjo būti tiksliai ir tiksliai prognozuojamas.

Tačiau kiekvieną kartą atlikus tokį bandymą neįmanoma gauti teoriškai apskaičiuotos vertės matavime.

Matavimai buvo klaidingai pateikiami dėl natūralių eksperimento sąlygų ir gautas rezultatas nebuvo naudingas atominės teorijos praturtinimui.

Pavyzdys

Pavyzdžiui: jei norima matuoti elektrono greitį ir padėtį, eksperimento surinkimas turi apimti šviesos fotono susidūrimą su elektronu.

Šis susidūrimas sukelia elektrono greičio ir vidinės padėties kitimą, su kuriuo bandymo sąlygos keičia matavimo objektą.

Todėl, nepaisant naudojamų prietaisų tikslumo ir tikslumo, mokslininkas skatina neišvengiamą eksperimentinę klaidą.

Kvantinė mechanika skiriasi nuo klasikinės mechanikos

Be to, Heisenbergo neapibrėžtumo principas nurodo, kad kvantinė mechanika pagal apibrėžimą veikia kitaip nei klasikinė mechanika.

Vadinasi, daroma prielaida, kad tikslios subatominio lygio matavimų žinios riboja plona linija, atskirianti klasikinę ir kvantinę mechaniką.

Apribojimai

Nepaisant to, kad paaiškino subatominių dalelių neapibrėžtumą ir skirtumus tarp klasikinės ir kvantinės mechanikos, Heisenbergo atominis modelis nesukuria vienos lygties, kad paaiškintų tokio tipo reiškinių atsitiktinumą.

Be to, tai, kad santykiai nustatomi nelygybės dėka, reiškia, kad dviejų konjuguotų kanoninių kintamųjų produktų galimybių diapazonas yra neapibrėžtas. Todėl subatominių procesų neapibrėžtumas yra reikšmingas.