แบบจำลองอะตอมของไฮเซนเบิร์ก: ลักษณะและข้อ จำกัด

แบบจำลองอะตอมของไฮเซนเบิร์ก (1927) แนะนำหลักการความไม่แน่นอนในวงโคจรอิเล็กตรอนที่ล้อมรอบนิวเคลียสของอะตอม นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันที่โดดเด่นได้ก่อตั้งฐานรากของกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อประเมินพฤติกรรมของอนุภาคในอะตอมที่ประกอบกันเป็นอะตอม

หลักการความไม่แน่นอนของเวอร์เนอร์ไฮเซนเบิร์กบ่งชี้ว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะรู้ด้วยความมั่นใจไม่ว่าจะเป็นตำแหน่งหรือโมเมนตัมเชิงเส้นของอิเล็กตรอน หลักการเดียวกันนี้ใช้กับตัวแปรเวลาและพลังงาน นั่นคือถ้าเรามีข้อบ่งชี้ตำแหน่งของอิเล็กตรอนเราจะไม่ทราบโมเมนตัมเชิงเส้นของอิเล็กตรอนและในทางกลับกัน

ในระยะสั้นมันเป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายค่าของตัวแปรทั้งสองพร้อมกัน การอ้างถึงข้างต้นไม่ได้หมายความว่าขนาดใด ๆ ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ไม่สามารถรู้ได้อย่างถูกต้อง ตราบใดที่มันแยกจากกันไม่มีอุปสรรคที่จะได้รับมูลค่าของดอกเบี้ย

อย่างไรก็ตามความไม่แน่นอนเกิดขึ้นเมื่อรู้ว่ามีการผันสองมิติร่วมกันเช่นในกรณีของตำแหน่งและช่วงเวลาเชิงเส้นและเวลาถัดจากพลังงาน

หลักการนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการให้เหตุผลเชิงทฤษฎีอย่างเคร่งครัดเป็นเพียงคำอธิบายที่ใช้การได้เท่านั้นที่จะให้เหตุผลในการสังเกตทางวิทยาศาสตร์

คุณสมบัติ

ในมีนาคม 1927 Heisenberg เผยแพร่งานของเขา ในเนื้อหาการรับรู้ของกลศาสตร์กลศาสตร์และกลศาสตร์ควอนตัมเชิงควอนตัม ซึ่งเขาได้อธิบายถึงหลักการของความไม่แน่นอน

หลักการนี้พื้นฐานในแบบจำลองอะตอมที่เสนอโดยไฮเซนเบิร์กมีลักษณะดังต่อไปนี้:

- หลักการความไม่แน่นอนเกิดขึ้นเป็นคำอธิบายที่เติมเต็มทฤษฎีอะตอมใหม่เกี่ยวกับพฤติกรรมของอิเล็กตรอน แม้จะมีการใช้เครื่องมือวัดที่มีความแม่นยำและความไวสูง แต่ความไม่แน่นอนยังคงปรากฏอยู่ในการทดสอบทดลองใด ๆ

- เนื่องจากหลักการความไม่แน่นอนเมื่อวิเคราะห์สองตัวแปรที่เกี่ยวข้องหากมีความรู้ที่ถูกต้องของหนึ่งในนั้นแล้วไม่ได้กำหนดค่าของตัวแปรอื่น ๆ จะเพิ่มขึ้น

- โมเมนต์เชิงเส้นและตำแหน่งของอิเล็กตรอนหรืออนุภาคย่อยของอะตอมอื่นไม่สามารถวัดได้ในเวลาเดียวกัน

- ความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรทั้งสองนั้นได้มาจากความไม่เท่าเทียมกัน อ้างอิงจากไฮเซนเบิร์กผลิตภัณฑ์ของการแปรผันของโมเมนตัมเชิงเส้นและตำแหน่งของอนุภาคนั้นมักจะมากกว่าความฉลาดทางบวกระหว่างค่าคงที่ของไม้กระดาน (6.62606957 (29) × 10 -34 Jules x วินาที) และ4πตามรายละเอียด ในนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ต่อไปนี้:

คำอธิบายสัญลักษณ์ที่สอดคล้องกับนิพจน์นี้มีดังต่อไปนี้:

Δp: การกำหนดช่วงเวลาเชิงเส้น

Δx: การกำหนดตำแหน่งไม่แน่นอน

h: ไม้กระดานคงที่

π: หมายเลข pi 3.14

- ในมุมมองข้างต้นผลิตภัณฑ์ของความไม่แน่นอนมีขีด จำกัด ต่ำกว่าความสัมพันธ์ h / 4πซึ่งเป็นค่าคงที่ ดังนั้นถ้าขนาดใดอันหนึ่งมีแนวโน้มเป็นศูนย์ส่วนอีกอันจะต้องเพิ่มขึ้นในสัดส่วนเดียวกัน

- ความสัมพันธ์นี้สามารถใช้ได้กับทุกคู่ของขนาดที่ยอมรับได้ของคอนจูเกต ตัวอย่างเช่น: หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กนั้นสามารถนำไปใช้กับคู่ของเวลาพลังงานได้อย่างสมบูรณ์แบบตามรายละเอียดด้านล่าง:

ในการแสดงออกนี้:

ΔE: การไม่ระบุพลังงาน

:t: การกำหนดเวลาไม่แน่นอน

h: ไม้กระดานคงที่

π: หมายเลข pi 3.14

- จากแบบจำลองนี้มันอนุมานได้ว่าการกำหนดระดับสัมบูรณ์เชิงสาเหตุในตัวแปรผันผันเป็นไปไม่ได้เนื่องจากการสร้างความสัมพันธ์นี้ควรมีความรู้เกี่ยวกับค่าเริ่มต้นของตัวแปรการศึกษา

- ดังนั้นโมเดล Heisenberg ขึ้นอยู่กับสูตรความน่าจะเป็นเนื่องจากการสุ่มที่มีอยู่ระหว่างตัวแปรในระดับ Subatomic

การทดสอบเชิงทดลอง

หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กเป็นเพียงคำอธิบายที่เป็นไปได้สำหรับการทดสอบการทดลองที่เกิดขึ้นในช่วงสามทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 21

ก่อนที่ไฮเซนเบิร์กจะประกาศหลักการความไม่แน่นอนหลักการของสัจนิยมที่แนะนำแล้วนั้นชี้ให้เห็นว่าตัวแปรโมเมนตัมเชิงเส้นตำแหน่งโมเมนตัมเชิงมุมเวลาพลังงานและกลุ่มอื่น ๆ

นี่หมายความว่าพวกเขาได้รับการปฏิบัติราวกับว่าเป็นฟิสิกส์คลาสสิค นั่นคือค่าเริ่มต้นถูกวัดและประเมินค่าสุดท้ายตามขั้นตอนที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

สิ่งที่กล่าวมาเกี่ยวข้องกับการกำหนดระบบอ้างอิงสำหรับการวัดเครื่องมือวัดและลักษณะการใช้เครื่องมือดังกล่าวตามวิธีการทางวิทยาศาสตร์

ตามนี้ตัวแปรอธิบายโดยอนุภาค subatomic ต้องทำงานอย่างไม่แน่นอน นั่นคือพฤติกรรมของมันจะต้องทำนายอย่างแม่นยำและแม่นยำ

อย่างไรก็ตามทุกครั้งที่ทำการทดสอบลักษณะนี้มันเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับคุณค่าทางทฤษฎีโดยประมาณในการวัด

การวัดถูกบิดเบือนเนื่องจากสภาพธรรมชาติของการทดลองและผลที่ได้ไม่เป็นประโยชน์ในการเสริมทฤษฏีอะตอม

ตัวอย่าง

ตัวอย่างเช่นหากเป็นการวัดความเร็วและตำแหน่งของอิเล็กตรอนการประกอบการทดลองจะต้องพิจารณาการชนของโฟตอนของแสงกับอิเล็กตรอน

การชนนี้ทำให้เกิดความแปรปรวนของความเร็วและตำแหน่งภายในของอิเล็กตรอนซึ่งวัตถุของการวัดจะถูกเปลี่ยนแปลงโดยเงื่อนไขการทดลอง

ดังนั้นผู้วิจัยสนับสนุนให้เกิดข้อผิดพลาดการทดลองที่หลีกเลี่ยงไม่ได้แม้จะมีความถูกต้องและแม่นยำของเครื่องมือที่ใช้

กลศาสตร์ควอนตัมแตกต่างจากกลศาสตร์คลาสสิค

นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้นแล้วหลักการกำหนดที่ไม่กำหนดของไฮเซนเบิร์กระบุว่ากลศาสตร์ควอนตัมทำงานแตกต่างจากกลไกแบบดั้งเดิม

ดังนั้นจึงสันนิษฐานว่าความรู้ที่แม่นยำของการวัดในระดับ subatomic ถูก จำกัด โดยเส้นบาง ๆ ที่แยกกลศาสตร์ควอนตัมแบบดั้งเดิมและควอนตัม

ข้อ จำกัด

แม้จะมีการอธิบายถึงความไม่แน่นอนของอนุภาคย่อยและการตั้งค่าความแตกต่างระหว่างกลศาสตร์ควอนตัมและแบบดั้งเดิม แต่แบบจำลองอะตอมไฮเซนเบิร์กไม่ได้สร้างสมการเดี่ยวเพื่ออธิบายการสุ่มของปรากฏการณ์ประเภทนี้

ยิ่งไปกว่านั้นความจริงที่ว่าความสัมพันธ์นั้นถูกสร้างขึ้นผ่านความไม่เท่าเทียมหมายความว่าช่วงของความเป็นไปได้สำหรับผลิตภัณฑ์ของตัวแปรที่ยอมรับได้สองตัวแปรนั้นไม่แน่นอน ดังนั้นความไม่แน่นอนที่เกิดขึ้นในกระบวนการย่อยจึงมีความสำคัญ

บทความที่น่าสนใจ

แบบจำลองอะตอมของSchrödinger

แบบจำลองอะตอมของ Broglie

แบบจำลองอะตอมของแชดวิค

แบบจำลองอะตอมของเพอร์ริน

แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

แบบจำลองอะตอมของดาลตัน

แบบจำลองอะตอมของ Dirac Jordan

แบบจำลองอะตอมของพรรคประชาธิปัตย์

แบบจำลองอะตอมของ Bohr