Il prezzo della localizzazione

Che cosa costa in quantità di moto un pacchetto stretto?

Che cosa costa in quantità di moto un pacchetto stretto?

  1. Confronta pacchetti iniziali larghi e stretti.
  2. Annota Δk per ogni Δx.
  3. Aumenta la dispersione e segui l’inviluppo.

Che cosa misurare

Unità e definizioni dei parametri sono indicate accanto ai controlli e alle misure.

L’idea alla base

Un pacchetto localizzato richiede una sovrapposizione di numeri d’onda. Un pacchetto gaussiano soddisfa ΔxΔk=1/2: restringere la posizione allarga la distribuzione dei numeri d’onda. L’evoluzione libera allarga l’inviluppo perché le componenti hanno velocità di gruppo diverse. La scena usa un inviluppo gaussiano analitico e un orologio di fase illustrativo. Il centro ricompare al bordo per l’ispezione: non è un calcolo con condizioni periodiche.

Δx Δk=½ · σ(t)=σ₀√[1+(αt/σ₀²)²]

Unità e definizioni dei parametri sono indicate accanto ai controlli e alle misure.

Costruisci il ragionamento

  1. Definisci potenziale e condizioni al contorno, poi risolvi o approssima l’equazione di Schrödinger.
  2. Normalizza la funzione d’onda in modo che l’integrale di |ψ|² sia uno.
  3. Interpreta le distribuzioni misurabili tramite |ψ|²; il colore indica ampiezza con segno o fase solo dove specificato.

Esempio svolto 1

Δx=0.5 nm dà Δk=1 nm⁻¹.

Esempio svolto 2

Δx=1 nm dà Δk=0.5 nm⁻¹.

Applicazioni

Confinamento, effetto tunnel e orbitali sono alla base di semiconduttori, microscopi a effetto tunnel e spettroscopia atomica. La scena mostra probabilità o ampiezza, mai un’orbita classica nascosta.

Errore comune

Una nube di probabilità non è uno sciame di elettroni. Segno o fase della funzione d’onda differiscono dalla densità di probabilità. Sono modelli ideali a una particella.

Un’indagine ulteriore

Dimezzare Δx cambia il minimo Δk in…

Verifica la comprensione

Dimezzare Δx cambia il minimo Δk in…

  • Il doppio
  • La metà
  • Zero
Spiegazione

Il prodotto resta 1/2 per un pacchetto gaussiano a minima incertezza.

Limiti del modello

Inviluppo gaussiano analitico; fase e tempo di riproduzione illustrativi, non tempo calibrato di propagazione elettronica.

OpenStax · The Schrödinger equation