Атомният модел на Хайзенберг: характеристики и ограничения

Атомният модел на Хайзенберг (1927) въвежда принципа на несигурност в електронните орбитали, които заобикалят атомното ядро. Изключителният немски физик постави основите на квантовата механика, за да оцени поведението на субатомните частици, които съставляват един атом.

Принципът на несигурността на Вернер Хайзенберг показва, че не е възможно със сигурност да се знае нито позицията, нито линейният импулс на електрона. Същият принцип се прилага за променливите време и енергия; тоест, ако имаме индикация за позицията на електрона, няма да знаем линейния импулс на електрона и обратно.

Накратко, не е възможно да се предвиди стойността на двете променливи едновременно. Гореизложеното не означава, че някоя от гореспоменатите величини не може да бъде точно известна. Докато е отделен, няма пречка да се получи стойността на интереса.

Въпреки това, несигурността се случва, когато става въпрос за едновременно познаване на две спрегнати величини, както е в случая на позицията и линейния момент, и на времето до енергията.

Този принцип възниква поради строго теоретичното разсъждение, като единственото жизнеспособно обяснение, което дава основание за научните наблюдения.

функции

През март 1927 г. Хайзенберг публикува работата си върху перцептивното съдържание на квантовата теоретична кинематика и механика, където описва принципа на несигурност или неопределеност.

Този принцип, основен в атомния модел, предложен от Хайзенберг, се характеризира със следното:

- Принципът на несигурност се появява като обяснение, което допълва новите атомни теории за поведението на електроните. Въпреки използването на измервателни уреди с висока точност и чувствителност, неопределеността все още присъства във всеки експериментален тест.

- Поради принципа на несигурност, когато се анализират две свързани променливи, ако човек има точни познания за една от тях, тогава неопределеността на стойността на другата променлива ще се увеличава.

- Линейният момент и позицията на електрона или друга субатомна частица не могат да бъдат измерени едновременно.

- Връзката между двете променливи се дава от неравенство. Според Хайзенберг, произведението на измененията на линейния импулс и позицията на частицата винаги е по-голямо от частното между константата на Plank (6.62606957 (29) × 10 -34 Jules x секунди) и 4π, както е подробно в следния математически израз:

Легендата, съответстваща на този израз, е следната:

Δp: неопределеност на линейния момент.

Δx: неопределеност на позицията.

h: Константа на дъската.

π: число pi 3.14.

- Предвид гореизложеното, произведението на несигурностите има по-ниска граница на отношението h / 4π, което е постоянна стойност. Следователно, ако една от величините се стреми към нула, другата трябва да се увеличи в същата пропорция.

- Тази връзка е валидна за всички двойки спрегнати канонични величини. Например: принципът на неопределеността на Хайзенберг е напълно приложим за двойката енергия-време, както е описано по-долу:

В този израз:

ΔE: неопределеност на енергията.

Δt: неопределеност на времето.

h: Константа на дъската.

π: число pi 3.14.

- От този модел се заключава, че абсолютният причинно-детерминизъм в спрегнатите канонични променливи е невъзможен, тъй като за установяване на тази връзка трябва да има познания за началните стойности на изследваните променливи.

- Следователно моделът на Хайзенберг се основава на вероятностни формулировки, поради случайността, която съществува между променливите на субатомни нива.

Експериментални тестове

Принципът на неопределеността на Хайзенберг се очертава като единственото възможно обяснение за експерименталните тестове, проведени през първите три десетилетия на 21-ви век.

Преди Хайзенберг да обясни принципа на несигурност, преобладаващите предписания предполагат, че променливите линейни импулси, позиции, ъглови движения, време, енергия, между другото, за субатомни частици са определени оперативно.

Това означаваше, че те са третирани като класическа физика; първоначалната стойност е измерена и крайната стойност е оценена по предварително установената процедура.

Гореизложеното включва определяне на референтна система за измервания, измервателния уред и начина на използване на споменатия инструмент, съгласно научния метод.

Според това променливите, описани от субатомни частици, трябва да се държат детерминистично. Това означава, че поведението му трябваше да се предвиди точно и точно.

Все пак, всеки път, когато се провеждаше тест от такъв характер, беше невъзможно да се получи теоретично оценената стойност в измерването.

Измерванията са представени погрешно поради естествените условия на експеримента и получените резултати не са полезни за обогатяване на атомната теория.

пример

Например: ако трябва да се измери скоростта и позицията на електрона, монтажът на експеримента трябва да предвижда сблъсък на фотон светлина с електрона.

Този сблъсък предизвиква промяна в скоростта и вътрешната позиция на електрона, с който обектът на измерването се променя от експерименталните условия.

Следователно, изследователят насърчава появата на неизбежна експериментална грешка, въпреки точността и прецизността на използваните инструменти.

Квантовата механика се различава от класическата механика

В допълнение към горното, принципът на неопределеността на Хайзенберг гласи, че по дефиниция квантовата механика работи по различен начин от класическата механика.

Следователно се приема, че прецизното познаване на измерванията на субатомно ниво е ограничено от тънката линия, която разделя класическата и квантовата механика.

ограничения

Въпреки обяснението на неопределеността на субатомните частици и определянето на разликите между класическата и квантовата механика, атомният модел на Хайзенберг не създава едно уравнение, което да обясни случайността на този тип явления.

Освен това фактът, че връзката е установена чрез неравенство, предполага, че диапазонът от възможности за произведението на две спрегнати канонични променливи е неопределен. Следователно, несигурността, присъща на субатомните процеси, е значителна.

Интересни статии

Атомният модел на Шрьодингер.

Атомният модел на Бройл.

Атомният модел на Чадуик.

Атомният модел на Перин.

Атомният модел на Томсън.

Атомният модел на Далтън.

Атомният модел на Дирак Йордания.

Атомният модел на Демокрит.

Атомният модел на Бор.