MÔ HÌNH NGUYÊN TỬ HEISENBERG: ĐẶC ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ - VẬT LÝ - 2025

Các mô hình nguyên tử của Heisenberg (1927) đã giới thiệu nguyên lý bất định trong quỹ đạo electron xung quanh hạt nhân nguyên tử. Nhà vật lý lỗi lạc người Đức đã đặt nền móng của cơ học lượng tử để ước tính hành vi của các hạt hạ nguyên tử tạo nên nguyên tử.

Nguyên lý bất định của Werner Heisenberg chỉ ra rằng cả vị trí cũng như động lượng tuyến tính của một electron đều không thể được biết một cách chắc chắn. Nguyên tắc tương tự áp dụng cho các biến thời gian và năng lượng; nghĩa là, nếu chúng ta có manh mối về vị trí của electron, chúng ta sẽ không biết động lượng tuyến tính của electron, và ngược lại.

Werner Heisenberg

Tóm lại, không thể dự đoán đồng thời giá trị của cả hai biến. Những điều đã nói ở trên không có nghĩa là không thể biết chính xác bất kỳ cường độ nào đã nói ở trên. Miễn là nó là riêng biệt, không có trở ngại để có được giá trị lãi suất.

Tuy nhiên, sự không chắc chắn xảy ra khi biết đồng thời hai đại lượng liên hợp, chẳng hạn như vị trí và động lượng, và thời gian cùng với năng lượng.

Nguyên tắc này nảy sinh do một lý luận lý thuyết chặt chẽ, như là cách giải thích khả thi duy nhất để đưa ra lý do cho các quan sát khoa học.

nét đặc trưng

Vào tháng 3 năm 1927, Heisenberg đã xuất bản công trình của mình Về nội dung cảm nhận của động học và cơ học lý thuyết lượng tử, nơi ông trình bày chi tiết về nguyên lý bất định hoặc không xác định.

Nguyên tắc cơ bản trong mô hình nguyên tử do Heisenberg đề xuất, được đặc trưng bởi những điều sau:

- Nguyên lý bất định hình thành như một lời giải thích bổ sung cho các lý thuyết nguyên tử mới về hoạt động của các electron. Mặc dù sử dụng các dụng cụ đo với độ chính xác và độ nhạy cao, tính không xác định vẫn có trong bất kỳ thử nghiệm thực nghiệm nào.

- Do nguyên lý bất định, khi phân tích hai biến liên quan, nếu bạn có kiến ​​thức chính xác về một trong hai biến này, thì độ không chắc chắn về giá trị của biến kia sẽ tăng lên.

- Động lượng và vị trí của một electron, hoặc các hạt hạ nguyên tử khác, không thể đo được cùng một lúc.

- Mối quan hệ giữa cả hai biến được cho bởi một bất đẳng thức. Theo để Heisenberg, các biến thể sản phẩm của đà và vị trí của hạt luôn lớn hơn tỷ lệ không đổi (6.62606957 (29) × 10 Planck ^-34 Jules x giây) và 4π như chi tiết trong biểu thức toán học sau:

Chú giải tương ứng với biểu thức này như sau:

∆p: tính không xác định của mômen pháp tuyến.

∆x: tính không xác định của vị trí.

h: hằng số Plank.

π: số pi 3,14.

- Theo quan điểm trên, tích của độ không đảm bảo đo có giới hạn dưới là tỷ số h / 4π, là một giá trị không đổi. Do đó, nếu một trong các độ lớn có xu hướng bằng không thì độ lớn kia phải tăng theo cùng một tỷ lệ.

- Mối quan hệ này có giá trị với mọi cặp đại lượng chính tắc liên hợp. Ví dụ: Nguyên lý bất định của Heisenberg hoàn toàn có thể áp dụng cho cặp năng lượng - thời gian, như chi tiết dưới đây:

Trong biểu thức này:

∆E: tính không xác định của năng lượng.

∆t: tính không xác định của thời gian.

h: hằng số Plank.

π: số pi 3,14.

- Từ mô hình này có thể suy ra rằng xác định nhân quả tuyệt đối trong các biến chính tắc liên hợp là không thể, vì để thiết lập mối quan hệ này, người ta cần có kiến ​​thức về các giá trị ban đầu của các biến nghiên cứu.

- Do đó, mô hình của Heisenberg dựa trên các công thức xác suất, do tính ngẫu nhiên tồn tại giữa các biến ở mức hạ nguyên tử.

Kiểm tra thực nghiệm

Nguyên lý bất định của Heisenberg nổi lên như một lời giải thích khả thi duy nhất cho các thử nghiệm thực nghiệm diễn ra trong ba thập kỷ đầu của thế kỷ 21.

Trước khi Heisenberg phát biểu nguyên lý bất định, các định luật có hiệu lực vào thời điểm đó cho rằng các biến động lượng tuyến tính, vị trí, mô men động lượng, thời gian, năng lượng, trong số những biến số khác, đối với các hạt hạ nguyên tử được xác định về mặt hoạt động.

Điều này có nghĩa là chúng được đối xử như thể chúng là vật lý cổ điển; nghĩa là, một giá trị ban đầu được đo và giá trị cuối cùng được ước tính theo quy trình đã thiết lập trước.

Điều này ngụ ý xác định một hệ quy chiếu cho các phép đo, dụng cụ đo và cách sử dụng dụng cụ đó, phù hợp với phương pháp khoa học.

Theo đó, các biến được mô tả bởi các hạt hạ nguyên tử phải hoạt động theo một cách xác định. Đó là, hành vi của nó phải được dự đoán một cách chính xác và chính xác.

Tuy nhiên, mỗi khi thực hiện một thử nghiệm có tính chất này, không thể thu được giá trị ước lượng về mặt lý thuyết trong phép đo.

Các phép đo bị bóp méo do điều kiện tự nhiên của thí nghiệm, và kết quả thu được không hữu ích để làm phong phú thêm lý thuyết nguyên tử.

Thí dụ

Ví dụ: nếu để đo tốc độ và vị trí của một electron, thì việc thiết lập thí nghiệm phải xem xét sự va chạm của một photon ánh sáng với electron.

Sự va chạm này gây ra sự thay đổi tốc độ và vị trí nội tại của electron, đối tượng đo sẽ bị thay đổi theo các điều kiện thực nghiệm.

Do đó, nhà nghiên cứu khuyến khích việc xảy ra sai sót thí nghiệm không thể tránh khỏi, mặc dù độ chính xác và độ chính xác của các dụng cụ được sử dụng.

Cơ học lượng tử khác với cơ học cổ điển

Ngoài những điều trên, nguyên lý bất định Heisenberg phát biểu rằng, theo định nghĩa, cơ học lượng tử hoạt động khác với cơ học cổ điển.

Do đó, người ta cho rằng kiến ​​thức chính xác về các phép đo ở cấp độ hạ nguyên tử bị giới hạn bởi ranh giới nhỏ ngăn cách cơ học cổ điển và cơ học lượng tử.

Hạn chế

Mặc dù giải thích tính không xác định của các hạt hạ nguyên tử và thiết lập sự khác biệt giữa cơ học cổ điển và cơ học lượng tử, mô hình nguyên tử của Heisenberg không thiết lập một phương trình duy nhất để giải thích tính ngẫu nhiên của loại hiện tượng này.

Hơn nữa, thực tế là mối quan hệ được thiết lập thông qua một bất đẳng thức ngụ ý rằng phạm vi khả năng cho tích của hai biến chính tắc liên hợp là không xác định. Do đó, độ không đảm bảo vốn có trong các quá trình hạ nguyên tử là đáng kể.

Các bài báo quan tâm

Mô hình nguyên tử của Schrödinger.

Mô hình nguyên tử De Broglie.

Mô hình nguyên tử của Chadwick.

Mô hình nguyên tử của Perrin.

Mô hình nguyên tử của Thomson.

Mô hình nguyên tử của Dalton.

Mô hình nguyên tử Dirac Jordan.

Mô hình nguyên tử của Democritus.

Mô hình nguyên tử của Bohr.

Mô hình nguyên tử Sommerfeld.

Người giới thiệu

1. Beyler, R. (1998). Werner Heisenberg. Encyclopædia Britannica, Inc. Được khôi phục từ: britannica.com
2. Nguyên lý bất định Heisenberg (nd). Phục hồi từ: hiru.eus
3. García, J. (2012). Nguyên lý bất định Heisenberg. Phục hồi từ: hiberus.com
4. Mô hình nguyên tử (sf). Đại học Tự trị Quốc gia Mexico. Mexico DF, Mexico. Đã khôi phục từ: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
5. Werner Heisenberg (nd). Phục hồi từ: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
6. Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí (2018). Plank không đổi. Phục hồi từ: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí (2018). Mối quan hệ không xác định của Heisenberg. Phục hồi từ: es.wikipedia.org