Atommodell von Heisenberg Eigenschaften und Grenzen

Die Atommodell von Heisenberg (1927) führt die Unschärferelation in den Elektronenorbitalen ein, die den Atomkern umgeben. Der herausragende deutsche Physiker hat die Grundlagen der Quantenmechanik geschaffen, um das Verhalten der subatomaren Teilchen, aus denen ein Atom besteht, abzuschätzen.

Die Unschärferelation von Werner Heisenberg zeigt, dass weder die Position noch der lineare Impuls eines Elektrons mit Sicherheit bekannt ist. Das gleiche Prinzip gilt für die Variablen Zeit und Energie; Das heißt, wenn wir einen Hinweis auf die Position des Elektrons haben, werden wir den linearen Impuls des Elektrons nicht kennen und umgekehrt.

Kurz gesagt ist es nicht möglich, den Wert beider Variablen gleichzeitig vorherzusagen. Das Vorhergehende bedeutet nicht, dass irgendeine der zuvor erwähnten Größen nicht genau bekannt sein kann. Solange es getrennt ist, gibt es kein Hindernis, um den Wert von Interesse zu erhalten.

Die Unsicherheit tritt jedoch auf, wenn es darum geht, zwei konjugierte Größen wie die Position und das lineare Moment gleichzeitig mit der Energie zu kennen.

Dieser Grundsatz ergibt sich aus einer rein theoretischen Überlegung als der einzigen brauchbaren Erklärung für die wissenschaftlichen Beobachtungen.

Index

• 1 Eigenschaften
• 2 experimentelle Tests
  • 2.1 Beispiel
  • 2.2 Quantenmechanik unterscheidet sich von der klassischen Mechanik
• 3 Einschränkungen
• 4 Artikel von Interesse
• 5 Referenzen

Eigenschaften

Im März 1927 veröffentlichte Heisenberg seine Arbeit Über den Wahrnehmungsgehalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik, wo er das Prinzip der Ungewissheit oder Unbestimmtheit darlegte.

Dieses fundamentale Prinzip des von Heisenberg vorgeschlagenen atomaren Modells ist durch folgendes charakterisiert:

- Die Unschärferelation tritt als eine Erklärung auf, die die neuen Atomtheorien über das Verhalten von Elektronen ergänzt. Trotz der Verwendung von Messgeräten mit hoher Präzision und Empfindlichkeit ist die Unbestimmtheit in jedem Versuch vorhanden.

- Aufgrund der Unschärferelation wird bei der Analyse zweier verwandter Variablen die Unbestimmtheit des Wertes der anderen Variablen zunehmen, wenn man eine dieser Variablen genau kennt.

- Das lineare Moment und die Position eines Elektrons oder eines anderen subatomaren Teilchens können nicht gleichzeitig gemessen werden.

- Die Beziehung zwischen beiden Variablen ist durch eine Ungleichung gegeben. Nach Heisenberg ist das Produkt der Variationen des linearen Impulses und der Position des Teilchens immer größer als der Quotient zwischen der Plank-Konstante (6,62606957 (29) × 10) ^-34 Jules x Sekunden) und 4π, wie im folgenden mathematischen Ausdruck beschrieben:

Die diesem Ausdruck entsprechende Legende lautet wie folgt:

Δp: Unbestimmtheit des linearen Moments.

Δx: Unbestimmtheit der Position.

h: Plank Konstante.

π: Zahl pi 3.14.

- Im Hinblick auf das Obige hat das Produkt der Unsicherheiten als untere Grenze die Beziehung h / 4π, die ein konstanter Wert ist. Wenn daher eine der Größen zu Null neigt, muss die andere im gleichen Verhältnis zunehmen.

- Diese Beziehung gilt für alle Paare konjugierter kanonischer Größen. Zum Beispiel: Die Heisenberg-Unschärferelation ist perfekt auf das Energie-Zeit-Paar anwendbar, wie im Folgenden beschrieben:

In diesem Ausdruck:

ΔE: Unbestimmtheit der Energie.

Δt: Unbestimmtheit der Zeit.

h: Plank Konstante.

π: Zahl pi 3.14.

- Aus diesem Modell wird abgeleitet, dass der absolute kausale Determinismus in konjugierten kanonischen Variablen unmöglich ist, da man zur Feststellung dieser Beziehung Kenntnisse über die Anfangswerte der Studienvariablen haben sollte.

- Folglich basiert das Heisenberg-Modell auf probabilistischen Formulierungen aufgrund der Zufälligkeit, die zwischen den Variablen auf subatomaren Ebenen besteht.

Experimentelle Tests

Die Heisenbergsche Unschärferelation ist die einzige mögliche Erklärung für die experimentellen Tests, die in den ersten drei Jahrzehnten des 21. Jahrhunderts stattfanden.

Bevor Heisenberg die Unschärferelation verkündete, legten die vorherrschenden Regeln nahe, dass die Variablen linearer Impuls, Position, Drehimpuls, Zeit, Energie ua für subatomare Teilchen operativ definiert wurden.

Das bedeutete, dass sie behandelt wurden, als wäre es klassische Physik; Das heißt, ein Anfangswert wurde gemessen und der endgültige Wert wurde gemäß dem vorher festgelegten Verfahren geschätzt.

Das Vorgenannte beinhaltete das Definieren eines Bezugssystems für die Messungen, das Messinstrument und das Verfahren zum Verwenden des Instruments gemäß dem wissenschaftlichen Verfahren.

Demnach mussten sich die von subatomaren Partikeln beschriebenen Größen deterministisch verhalten. Das heißt, sein Verhalten musste genau und genau vorhergesagt werden.

Jedesmal, wenn ein Test dieser Art durchgeführt wurde, war es jedoch unmöglich, den theoretisch geschätzten Wert bei der Messung zu erhalten.

Die Messungen wurden aufgrund der natürlichen Bedingungen des Experiments falsch dargestellt, und das erhaltene Ergebnis war nicht nützlich, um die Atomtheorie zu bereichern.

Beispiel

Zum Beispiel: Wenn es darum geht, die Geschwindigkeit und die Position eines Elektrons zu messen, sollte die Anordnung des Experiments die Kollision eines Photons des Lichts mit dem Elektron berücksichtigen.

Diese Kollision induziert eine Veränderung der Geschwindigkeit und der intrinsischen Position des Elektrons, mit der das Messobjekt durch die experimentellen Bedingungen verändert wird.

Daher ermutigt der Forscher trotz der Genauigkeit und Präzision der verwendeten Instrumente zu einem unvermeidlichen experimentellen Fehler.

Quantenmechanik unterscheidet sich von der klassischen Mechanik

Darüber hinaus besagt das Unbestimmtheitsprinzip von Heisenberg, dass die Quantenmechanik definitionsgemäß anders funktioniert als die klassische Mechanik.

Folglich wird angenommen, dass die genaue Kenntnis der Messungen auf der subatomaren Ebene durch die dünne Linie begrenzt ist, die die klassische und die Quantenmechanik trennt.

Einschränkungen

Obwohl das Heisenbergsche Atommodell die Unbestimmtheit subatomarer Teilchen erklärt und die Unterschiede zwischen der klassischen und der Quantenmechanik definiert, stellt es keine einzige Gleichung auf, um die Zufälligkeit dieser Art von Phänomenen zu erklären.

Darüber hinaus impliziert die Tatsache, dass die Beziehung durch eine Ungleichung begründet ist, dass der Bereich der Möglichkeiten für das Produkt von zwei konjugierten kanonischen Variablen unbestimmt ist. Folglich ist die Unsicherheit subatomarer Prozesse signifikant.

Artikel von Interesse

Atommodell von Schrödinger.

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Referenzen

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6. Wikipedia, Die freie Enzyklopädie (2018). Konstante der Planke. Von: en.wikipedia.org
7. Wikipedia, Die freie Enzyklopädie (2018). Indeterminationsverhältnis von Heisenberg. Von: en.wikipedia.org