Onzekerheidsprincipe

Jacob stelde deze vraag op 24 december 2024 om 14:19.

Beste

 

De opdracht is: 
"Using the uncertainty principle, find the minimum value of the kinetic energy of a nucleon confined within a nucleus of radius R = 5 × 10^{-15} m"

Maar ik kom geen numerische waarde uit, want ik ken de snelheid van de nucleon niet. Welke redeneringsfout maak ik?

 

Alvast bedankt.

Reacties

Theo de Klerk op 24 december 2024 om 15:50

Je moet juist een inschatting maken van de snelheid. Netto is die nul (want binnen een kern die we voor het gemak maar even stil zetten (of referentieframe aan de kern vastzetten). Maar de onzekerheid zegt dat Δx de onzekerheid is in de positie. Dat kerndeeltje kan dus, zoals je aangeeft, tussen -R en +R zitten en uit ΔxΔp > h/2π kun je een inschatting maken over de onzekerheid in de impuls Δp

Netto gaat het kerndeeltje ook nergens heen: het blijft binnen de kern die niet beweegt. Dus ook de snelheid van het kerndeeltje is daarmee 0 m/s maar met een onzekerheid Δp = mΔv. Ofwel v = 0 ± 1/2 Δv (de onzekerheid is de hele onzekerheid, dus half meer of minder dan 0 m/s)

Dus je kunt met K = 1/2 (mv)2/m een eind komen door voor de snelheid 1/2 Δv te nemen ΔK = 1/4 (Δp)2/m.  Daarmee bereken je maximale waarde die K kan hebben (K = 0 + ΔK)  . Maar met alleen dit onzekerheidsprincipe kan de waarde dus ook 0 J zijn (0 < K < 1/4 (Δp)2/m). Door aanvullende eisen dat de waarschijnlijkheidsfunctie Ψ moet "passen" in de ruimte van de kern zal blijken dat een energie 0 J niet geldig is. 

Waar je een denkfout maakt is dat je K differentieert naar p. Op zich is dit correct met K = 1/2 p2/m. Maar p = 0 met een onzekerheid Δp.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft zesentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)