Concetti Chiave
- Il principio di indeterminazione è stato sviluppato da Bohr e Heisemberg per comprendere la previsione del comportamento delle particelle subatomiche.
- Secondo il principio, esiste un'incertezza intrinseca che lega la misura della posizione e della quantità di moto di una particella.
- Per particelle di massa grande, posizione e velocità possono essere determinate con alta precisione, applicando leggi della meccanica classica.
- Per particelle di massa molto piccola, come l'elettrone, si possono conoscere solo le probabilità di posizione e velocità, non i valori definiti.
- Il principio di indeterminazione implica una limitazione fondamentale nella misurazione simultanea di posizione e velocità per particelle subatomiche veloci.
Quali sono le origini del principio di indeterminazione?
Il principio di indeterminazione nasce dalla volontà di Bohr e Heisemberg di capire con quanta precisione si poteva prevedere il comportamento delle particelle subatomiche. Le due variabili da misurare sono la posizione di una particella (x) e la sua quantità di moto (mu). La conclusione a cui essi giunsero è che deve sempre esserci un’incertezza di misura tale che il prodotto dell’indeterminazione della posizione (incertezza sulla posizione), Δx, per l’indeterminazione della quantità di moto (incertezza sulla velocità), Δv, sarà uguale a:
Δx×Δv≥h/4πm
Implicazioni del principio di Heisemberg
Il significato del principio di indeterminazione di Heisemberg è che per particelle estremamente piccole e veloci è impossibile determinare contemporaneamente posizione e velocità con grande precisione.
Se vogliamo individuare la posizione di una particella con grande precisione non possiamo misurare la sua velocità con altrettanta precisione, e viceversa.
Se m è molto grande Δx×Δv sarà molto piccolo: posizione e velocità sono determinati con accuratezza. Si applicano le leggi della meccanica classica.
Se invece m è molto piccolo, come nel caso dell’elettrone, Δx×Δv sarà molto grande. È quindi possibile conoscere con accuratezza o la precisione o la velocità. Si applicano le leggi della meccanica ondulatoria o quantistica. È possibile prevedere solo la probabilità di trovare un elettrone e non orbite o velocità.
Domande da interrogazione
- Qual è l'origine del principio di indeterminazione di Heisemberg?
- Qual è la relazione tra massa e indeterminazione secondo il principio di Heisemberg?
- Cosa implica il principio di indeterminazione per la misurazione di posizione e velocità?
Il principio di indeterminazione nasce dalla ricerca di Bohr e Heisemberg per comprendere la precisione nella previsione del comportamento delle particelle subatomiche, evidenziando l'incertezza nella misura della posizione e della quantità di moto (Δx e Δv) (Origini del principio di indeterminazione).
Se la massa di una particella è molto grande, l'indeterminazione della posizione e della velocità è ridotta, permettendo di applicare le leggi della meccanica classica. Al contrario, per particelle di massa molto piccola, come gli elettroni, l'indeterminazione è elevata, richiedendo l'uso della meccanica quantistica (Implicazioni del principio di Heisemberg).
Il principio di indeterminazione implica che non è possibile determinare con grande precisione sia la posizione che la velocità di una particella contemporaneamente; se si migliora la precisione in una misura, si perde precisione nell'altra (Implicazioni del principio di Heisemberg).
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