Bagaimana model atom Heisenberg?
Model atom Heisenberg ( 1927) memperkenalkan prinsip ketidakpastian dalam orbital elektron yang mengelilingi inti atom. Fisikawan Jerman terkemuka mendirikan dasar mekanika kuantum untuk memperkirakan perilaku partikel subatomik yang membentuk atom.
Prinsip ketidakpastian Werner Heisenberg menyatakan bahwa tidak mungkin mengetahui dengan pasti posisi dan momentum elektron pada waktu yang sama. Prinsip yang sama berlaku untuk variabel waktu dan energi; yaitu, jika kita memiliki indikasi tentang posisi elektron, kita tidak akan mengetahui momentum linier elektron, begitu pula sebaliknya.
Singkatnya, tidak mungkin memprediksi nilai kedua variabel secara bersamaan. Ini tidak berarti bahwa salah satu besaran yang disebutkan sebelumnya tidak dapat diketahui dengan tepat. Selama terpisah, tidak ada halangan untuk memperoleh nilai bunga.
Namun, ketidakpastian terjadi ketika pertanyaan tentang mengetahui dua besaran terkonjugasi secara bersamaan, seperti halnya posisi dan momentum linier, dan waktu bersama dengan energi.
Prinsip ini muncul karena penalaran teoretis yang ketat, sebagai satu-satunya penjelasan yang layak untuk memberikan alasan pengamatan ilmiah.
Karakteristik model atom Heisenberg
Pada bulan Maret 1927 Heisenberg menerbitkan karyanya On the Perceptual Content of Quantum Theoretical Kinematics and Mechanics, di mana dia merinci prinsip ketidakpastian atau ketidakpastian.
Prinsip ini, mendasar dalam model atom yang diusulkan oleh Heisenberg, dicirikan sebagai berikut:
- Prinsip ketidakpastian muncul sebagai penjelasan yang melengkapi teori atom baru tentang perilaku elektron. Meskipun menggunakan instrumen pengukuran dengan presisi dan sensitivitas tinggi, ketidakpastian tetap ada dalam setiap pengujian eksperimental.
- Karena prinsip ketidakpastian, ketika menganalisis dua variabel terkait, jika ada pengetahuan yang akurat tentang salah satunya, maka ketidakpastian tentang nilai variabel lainnya akan semakin besar.
- Momentum dan posisi elektron, atau partikel subatom lainnya, tidak dapat diukur pada waktu yang bersamaan.
- Hubungan antara kedua variabel diberikan oleh pertidaksamaan. Menurut Heisenberg, produk dari variasi momentum linier dan posisi partikel selalu lebih besar dari hasil bagi antara konstanta Plank (6,62606957(29) ×10 -34 Jules x detik) dan 4π, sebagaimana dirinci dalam matematika berikut ekspresi:
Legenda yang sesuai dengan ungkapan ini adalah sebagai berikut:
∆p: ketidakpastian momentum linier.
∆x: ketidakpastian posisi.
h: konstanta Planck.
π: angka pi 3.14.
- Mengingat hal di atas, perkalian ketidakpastian memiliki batas bawah rasio h/4π, yang merupakan nilai konstan. Oleh karena itu, jika salah satu besaran cenderung nol, yang lain harus meningkat dalam proporsi yang sama.
- Hubungan ini berlaku untuk semua pasangan besaran kanonis konjugasi. Sebagai contoh: Prinsip ketidakpastian Heisenberg dapat diterapkan dengan sempurna pada pasangan energi-waktu, seperti yang dijelaskan di bawah ini:
Dalam ungkapan ini:
∆E: ketidakpastian energi.
∆t: ketidakpastian waktu.
h: konstanta Planck.
π: angka pi 3.14.
- Dari model ini dapat disimpulkan bahwa determinisme kausal absolut dalam variabel kanonik konjugasi tidak mungkin dilakukan, karena untuk membangun hubungan ini seseorang harus memiliki pengetahuan tentang nilai awal variabel penelitian.
- Akibatnya, model Heisenberg didasarkan pada formulasi probabilistik, karena keacakan yang ada antara variabel pada tingkat subatomik.
tes eksperimental
Prinsip ketidakpastian Heisenberg muncul sebagai satu-satunya penjelasan yang mungkin untuk pengujian eksperimental yang berlangsung selama tiga dekade pertama abad ke-21.
Sebelum Heisenberg mengucapkan prinsip ketidakpastian, sila yang berlaku pada saat itu menyatakan bahwa variabel momentum linier, posisi, momentum sudut, waktu, energi, antara lain, untuk partikel subatomik didefinisikan secara operasional.
Ini berarti bahwa mereka diperlakukan seolah-olah itu adalah fisika klasik; yaitu, nilai awal diukur dan nilai akhir diperkirakan menurut prosedur yang telah ditetapkan sebelumnya.
Hal tersebut di atas mengandung arti menentukan sistem acuan untuk pengukuran, alat ukur dan cara penggunaan alat tersebut, sesuai dengan metode ilmiah.
Menurut ini, variabel yang dijelaskan oleh partikel subatom harus berperilaku deterministik. Artinya, perilakunya harus diprediksi secara akurat dan tepat.
Namun, setiap kali pengujian semacam ini dilakukan, tidak mungkin mendapatkan nilai estimasi teoritis dalam pengukuran.
Pengukuran terdistorsi karena kondisi alami percobaan, dan hasil yang diperoleh tidak berguna untuk memperkaya teori atom.
Contoh
Misalnya: jika soal mengukur kecepatan dan posisi elektron, pengaturan percobaan harus mempertimbangkan tumbukan foton cahaya dengan elektron.
Tabrakan ini menginduksi variasi kecepatan dan posisi intrinsik elektron, yang dengannya objek pengukuran diubah oleh kondisi percobaan.
Oleh karena itu, peneliti mendorong terjadinya kesalahan percobaan yang tidak dapat dihindarkan, terlepas dari akurasi dan presisi instrumen yang digunakan.
Mekanika kuantum selain mekanika klasik
Selain hal di atas, prinsip ketidakpastian Heisenberg menyatakan bahwa, menurut definisi, mekanika kuantum bekerja secara berbeda dari mekanika klasik.
Konsekuensinya, diasumsikan bahwa pengetahuan pengukuran yang tepat pada tingkat subatomik dibatasi oleh garis tipis antara mekanika klasik dan mekanika kuantum.
Keterbatasan model Heisenberg
Meskipun menjelaskan ketidakpastian partikel subatomik dan membangun perbedaan antara mekanika klasik dan kuantum, model atom Heisenberg tidak menetapkan persamaan tunggal untuk menjelaskan keacakan fenomena jenis ini.
Selain itu, fakta bahwa hubungan tersebut dibangun melalui ketidaksetaraan menyiratkan bahwa rentang kemungkinan produk dari dua variabel kanonis konjugat tidak tentu. Akibatnya, ketidakpastian yang melekat dalam proses subatomik adalah signifikan.
Artikel menarik
Model atom Schrödinger.
Model atom Broglie.
model atom Chadwick.
Model atom Perrin.
Model atom Thomson.
Model atom Dalton.
Model atom Dirac Jordan.
model atom Democritus.
Model atom Leucippus.
model atom Bohr.
Model atom Sommerfeld.
Model atom saat ini.
