HEISENBERG ATOMMODEL: KARAKTERISTIKA OG BEGRÆNSNINGER - FYSISK - 2025

Den atommodel Heisenberg (1927) indførte princippet usikkerheden på elektron orbitaler omgiver atomkernen. Den fremtrædende tyske fysiker lagde grundlaget for kvantemekanik for at estimere opførslen af ​​de subatomære partikler, der udgør et atom.

Werner Heisenbergs usikkerhedsprincip angiver, at hverken positionen eller det lineære momentum for en elektron kan kendes med sikkerhed. Det samme princip gælder for variablerne tid og energi; det vil sige, hvis vi har en anelse om placeringen af ​​elektronet, kender vi ikke det elektroniske lineære momentum, og vice versa.

Werner Heisenberg

Kort sagt er det ikke muligt at forudsige værdien af ​​begge variabler samtidigt. Det foregående indebærer ikke, at nogen af ​​de nævnte størrelser ikke kan kendes nøjagtigt. Så længe det er separat, er der ingen hindring for at opnå renteværdien.

Imidlertid opstår usikkerhed, når det kommer til at kende samtidigt to konjugerede mængder, såsom position og momentum, og tid sammen med energi.

Dette princip opstår på grund af en strengt teoretisk begrundelse som den eneste levedygtige forklaring til at give grund til videnskabelige observationer.

egenskaber

I marts 1927 offentliggjorde Heisenberg sit arbejde om det perceptuelle indhold af kinematik og kvante teoretisk mekanik, hvor han detaljerede princippet om usikkerhed eller ubestemmelse.

Dette princip, grundlæggende i den atommodel, der er foreslået af Heisenberg, er kendetegnet ved følgende:

- Usikkerhedsprincippet opstår som en forklaring, der supplerer de nye atomteorier om elektronernes adfærd. På trods af brug af måleinstrumenter med høj præcision og følsomhed er ubestemmelse stadig til stede i enhver eksperimentel test.

- På grund af usikkerhedsprincippet, når du analyserer to relaterede variabler, hvis du har et nøjagtigt kendskab til en af ​​disse, vil usikkerheden omkring værdien af ​​den anden variabel stige.

- Momentet og placeringen af ​​et elektron eller en anden subatomisk partikel kan ikke måles på samme tid.

- Forholdet mellem begge variabler er givet ved en ulighed. Ifølge Heisenberg, produktet af variationerne af lineære impuls og positionen af partiklen er altid større end kvotienten mellem Plank konstant (6.62606957 (29) × 10 ^-34 Jules x sekunder) og 4π, som beskrevet i følgende matematiske udtryk:

Sagnet der svarer til dette udtryk er følgende:

∆p: ubestemmelse af det lineære øjeblik.

∆x: ubestemmelse af positionen.

h: Plankens konstante.

π: pi nummer 3.14.

- I betragtning af ovenstående har produktet af usikkerheder som en nedre grænse forholdet h / 4π, som er en konstant værdi. Derfor, hvis en af ​​størrelsesordenerne har en tendens til at være nul, skal den anden stige i den samme andel.

- Dette forhold er gyldigt for alle par af konjugerede kanoniske mængder. For eksempel: Heisenbergs usikkerhedsprincip er perfekt anvendelig på energitidsparet, som beskrevet nedenfor:

I dette udtryk:

∆E: ubestemmelse af energi.

∆t: tidsbestemmelse.

h: Plankens konstante.

π: pi nummer 3.14.

- Fra denne model kan det udledes, at absolut kausal determinisme i konjugerede kanoniske variabler er umulig, da man for at etablere dette forhold skal have viden om de indledende værdier af undersøgelsesvariablerne.

- Derfor er Heisenbergs model baseret på sandsynlige formuleringer på grund af den tilfældighed, der findes mellem variablerne på subatomære niveauer.

Eksperimentelle prøver

Heisenbergs usikkerhedsprincip fremgår som den eneste mulige forklaring på de eksperimentelle tests, der fandt sted i de første tre årtier i det 21. århundrede.

Inden Heisenberg erklærede usikkerhedsprincippet, antydede de på dette tidspunkt gældende forskrifter, at variablerne lineær momentum, position, vinkelmoment, tid, energi blandt andre for subatomære partikler blev defineret operationelt.

Dette betød, at de blev behandlet som om de var klassisk fysik; det vil sige, en initial værdi blev målt, og den endelige værdi blev estimeret i henhold til den forud fastlagte procedure.

Dette indebar en definition af et referencesystem til målinger, måleinstrumentet og måden at bruge instrumentet i overensstemmelse med den videnskabelige metode.

Følgelig måtte variablerne beskrevet af subatomære partikler opføre sig på en deterministisk måde. Det vil sige, at dens adfærd måtte forudsiges nøjagtigt og præcist.

Hver gang en test af denne art blev udført, var det imidlertid umuligt at opnå den teoretisk estimerede værdi i målingen.

Målingerne blev forvrænget på grund af eksperimentets naturlige betingelser, og det opnåede resultat var ikke nyttigt til at berige atomteorien.

Eksempel

For eksempel: Hvis det skal måle et elektrons hastighed og placering, skal eksperimentets opsætning overveje kollisionen af ​​en lysfoton med elektronet.

Denne kollision inducerer en variation i hastigheden og den indre position for elektronet, hvormed målingen genstand ændres af de eksperimentelle forhold.

Derfor tilskynder forskeren forekomsten af ​​en uundgåelig eksperimentel fejl til trods for nøjagtigheden og præcisionen af ​​de anvendte instrumenter.

Kvantemekanik bortset fra klassisk mekanik

Ud over ovenstående anfører Heisenbergs ubestemmelsesprincip, at kvantemekanik per definition fungerer anderledes end klassisk mekanik.

Følgelig antages det, at præcis viden om målinger på det subatomære niveau er begrænset af den fine linje, der adskiller klassisk og kvantemekanik.

Begrænsninger

På trods af at forklare ubestemmelsen af ​​subatomære partikler og etablere forskellene mellem klassisk og kvantemekanik etablerer Heisenbergs atommodel ikke en enkelt ligning til at forklare tilfældigheden af ​​denne type fænomen.

Endvidere indebærer det forhold, at forholdet etableres gennem en ulighed, at række mulighederne for produktet af to konjugerede kanoniske variabler er ubestemmelige. Følgelig er usikkerheden i subatomære processer betydelig.

Artikler af interesse

Schrödingers atommodel.

De Broglie atommodel.

Chadwicks atommodel.

Perrins atommodel.

Thomsons atommodel.

Daltons atommodel.

Dirac Jordan atommodel.

Atomisk model af Democritus.

Bohrs atommodel.

Sommerfeld atommodel.

Referencer

1. Beyler, R. (1998). Werner Heisenberg. Encyclopædia Britannica, Inc. Gendannet fra: britannica.com
2. Heisenberg-usikkerhedsprincippet (nd). Gendannes fra: hiru.eus
3. García, J. (2012). Heisenberg usikkerhedsprincip. Gendannes fra: hiberus.com
4. Atomiske modeller (sf). National Autonomous Mexico of Mexico. Mexico DF, Mexico. Gendannes fra: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
5. Werner Heisenberg (nd). Gendannet fra: -historien-of-the-atom.wikispaces.com
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Planken er konstant. Gendannet fra: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Heisenbergs ubestemmelsesforhold. Gendannet fra: es.wikipedia.org