7.8:

불확정성 원리

JoVE 핵심
화학
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JoVE 핵심 화학
The Uncertainty Principle

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04:08 min
September 03, 2020

베르너 하이젠버그는 전자 또는 기타 미세 입자의 특성을 얼마나 정확하게 측정할 수 있는지의 한계를 고려했습니다. 그는 입자의 위치와 그 모멘텀을 동시에 측정할 수 있는 방법에 근본적인 한계가 있다고 판단했습니다. 입자의 모멘텀을 정확하게 측정할수록 해당 위치가 덜 정확하다는 것이 알려져 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이것이 바로 하이젠베르크 불확실성 원칙이라고 불린다. 그는 위치의 불확실성과 플랑크의 상수와 관련된 수량에 대한 모멘텀의 불확실성을 수학적으로 관련시적으로 관련시합니다.

Eq1

이 방정식은 객체의 동시 위치와 그 모멘텀을 얼마나 정확하게 알 수 있는지에 대한 한계를 계산합니다.

따라서 전자의 위치가 더 정확할수록 속도가 정확하지 않으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 예를 들어, 야구가 초기 위치와 속도를 지적하고 중력과 바람 등의 효과를 고려하여 외야에 착륙할 위치를 예측할 수 있습니다. 야구의 궤적을 추정할 수 있습니다.

그러나 전자의 경우 위치와 속도를 동시에 결정할 수 없습니다. 따라서 원자의 전자에 대한 궤적을 결정할 수 없습니다. 이 동작은 불확실합니다. 전자의 정확한 위치 대신, 확률 밀도인 원자의 특정 영역에서 전자를 찾을 확률에 대해 이야기할 수 있습니다. 그것은 psi 정사각형2)로표시 될 수있다. 특정 영역에서 전자를 찾을 확률이 높을수록 psi 사각형의 값이 커지입니다. 이를 바탕으로 원자는 전자 구름에 둘러싸인 핵으로 구성된 것으로 설명된다.

하이젠베르크의 원칙은 과학에서 알 수 있는 것에 궁극적인 제한을 부과합니다. 불확실성 원리는 현대 양자 이론을 고전 역학과 구별하는 것의 중심에 있는 파성 입자 이중성의 결과로 표시될 수 있습니다.

이 텍스트는 오픈 탁스, 화학 2e, 섹션 6.3 : 양자 이론의 개발에서 적응된다.