ฟิสิกส์ ฟิสิกส์ม.4 ฟิสิกส์มัธยม ฟิสิกส์มหาลัย โจทย์ฟิสิกส์ ข้อสอบฟิสิกส์

TAMNAN PHYSICS => Werner Heisenberg => ข้อความที่เริ่มโดย: Webmaster™ ที่ มีนาคม 08, 2011, 01:03:17 AM



หัวข้อ: แค่ส่องไฟไปที่ผึ้ง ก็จะเข้าใจหลักความไม่แน่นอน(uncertainty) ของไฮเซนเบิร์ก
เริ่มหัวข้อโดย: Webmaster™ ที่ มีนาคม 08, 2011, 01:03:17 AM
http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/atomic_structure/flash/heisenberg_principle.swf

วิธีทำการทดลอง
          ไฮเซนเบิร์ก ทำการทดลองในหัวสมอง(thought experiment) เพื่อวัดตำแหน่งของอิเล็กตรอน

ผลการทดลอง
          เขาสรุปว่า เราไม่สามารถระบุตำแหน่งของอิเล็กตรอนได้ ถ้าเราอยากรู้ว่าอิเล็กตรอนอยู่ที่ไหนอย่างแน่นอน เราต้องเห็นอิเล็กตรอนอย่างชัดเจน ถ้าเราต้องการเห็นอะไรอย่างชัดเจน เราก็ต้องให้แสงสว่างไปที่อิเล็กตรอน ปรากฎว่าเมื่อให้แสงสว่างแล้วอิเล็กตรอนก็เปลี่ยนตำแหน่งไปอีก เราก็ต้องให้แสงสว่างอีกครั้งเพื่อจะหาตำแหน่งใหม่ของอิเล็กตรอน ยกตัวอย่างในเชิงเปรียบเทียบ ให้ผึ้งแทนอิเล็กตรอน และแสงไฟเป็นแสงสว่าง
         จะเห็นว่า ถ้าเรามองไม่เห็นผึ้ง เราจึงส่องไฟไปที่ผึ้งเพื่อหาตำแหน่งของผึ้ง เมื่อเราเห็นผึ้งแล้ว ผึ้งตกใจบินไปที่ตำแหน่งใหม่ เราจึงต้องส่องไฟหาผึ้งอีกครั้ง เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า เราจึงไม่ทราบตำแหน่งและความเร็วที่แท้จริงของผึ้งได้ ในทำนองเดียวกันเราจึงไม่สามารถระบุตำแหน่งและความเร็วที่แท้จริงของอิเล็กตรอนได้เช่นกัน

สรุปผลการทดลอง
          เขาจึงกล่าวว่า "เราไม่สามารถระบุตำแหน่งของคลื่นได้" ดังนั้น การที่จะบอกตำแหน่งที่แน่นอนของอิเล็กตรอนเป็นไปได้ยาก เขาจึงได้เสนอหลักความไม่แน่นอน(uncertainty principle) ซึ่งกล่าวว่า  "เราไม่สามารถระบุตำแหน่งและโมเมนตัมที่แน่นอนของอิเล็กตรอนได้อย่างเที่ยงตรงพร้อม ๆ กันได้"

สมการความไม่แน่นอนตามแนวแกน x ซึ่งได้จากการอนุพัทธ์สมการ(derive) ของกลศาสตร์ควอนตัม(quantum mechanics)  (http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/atomic_structure/picture/heisenberg.gif)
เมื่อ    (http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/atomic_structure/picture/del_x.gif) = ความไม่แน่นอนในการวัดตำแหน่งตามแนวแกน x
        (http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/atomic_structure/picture/del_px.gif) = ความไม่แน่นอนสำหรับค่าโมเมนตัมเชิงเส้นตรงในทิศทาง x

แบบจำลองอะตอมของไฮเซนเบิร์ก
    
http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/atomic_structure/flash/heisenberg.swf
นิวเคลียสอยู่ตรงกลางอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน ส่วนอิเล็กตรอนอยู่รอบนิวเคลียสคล้ายกลุ่มหมอก เราจะพบอิเล็กตรอนในบริเวณที่มีสีเข้มมากกว่าสีอ่อน ซึ่งโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนเราเรียกอีกชื่อหนึ่งว่าออร์บิทัลของอะตอม(atomic orbital)

(http://www.nanmeebooks.com/webboard/uploadWebboard/images4.jpg)

credit:il.mahidol.ac.th



หัวข้อ: Re: แค่ส่องไฟไปที่ผึ้ง ก็จะเข้าใจหลักความไม่แน่นอน(uncertainty) ของไฮเซนเบิร์ก
เริ่มหัวข้อโดย: Goodoza ที่ พฤศจิกายน 22, 2012, 02:15:22 AM
เยี่ยมมากเลย