---

Közzétéve	2013-03-05 20:48:30
Ötletgazda	Kárpát József,

A http://phet.colorado.edu/hu/ weblapról felhasználható szimuláció jó lehetőség, hogy a tanulókkal megismertessük a kvantummechanika legfontosabb alapelveit. A kísérletek során szembetalálják magukat a hullámmodell és a részecskemodell ellentmondásával.

A kísérlet során kettős rést alkalmazunk, melyre foton, elektron, neutron és hélium atommagot bocsájthatunk.
A réseket külön-külön blokkolhatjuk, és megnézhetjük a felfogó ernyőn a keletkező intenzitásképet.
Két rés esetében a felfogó ernyőn interferencia képet kapunk a részecskékhez tartozó valószínűségi hullámok interferenciájának eredményként. (Born által bevezetett valószínűségi függvény – a Schödinger hullámfüggvény alapján – láthatóvá tehető.)
A szimulációban a résekhez külön- külön detektorokat tehetünk, melyek nem zavarják a részecskék áthaladását. Ebben az esetben a hullámfunkció összeomlását tapasztaljuk, azaz az interferenciakép eltűnik, mert Bohr szerint a méréssel beavatkozunk a kvantumvilág folyamataiba.

A kísérlet során lehetőségünk van a két rés szélességének a változtatására. Így a Heisenberg-féle bizonytalansági elv mutatható be. Ha a réseket szűkítjük, akkor pontosabban tudjuk a részecske helyét, de a szóródás nagyobb lesz és kevesebbet tudunk az impulzuséról.
Amennyiben a részecske sebességét változtatjuk láthatóvá válik, hogy a de Broglie egyenlet alapján a nagyobb sebességhez, azaz nagyobb impulzushoz a részecskéhez rendelhető kisebb hosszúságú hullám tartozik. a szimulációval konkrét hullámhosszúság mérhető.

Látjuk tehát, hogy a kvantummechanika koppenhágai értelmezésében szereplő valamennyi alapvető elv bemutatható.
Az interferenciakép akkor is megjeleníthető, ha csak egyszerre mindig egy elektront bocsájtunk a rácsokra. Ha ugyanis egy esemény többféleképpen is bekövetkezhet, akkor mindegyikhez rendelhetünk valószínűség hullámot,és ezek interferálnak.
A szimuláció külön nagy erénye, hogy a felfogó ernyő kép lefényképezhető, így a különböző mérési eredmények jól összehasonlíthatók.

A SMART Notebook 11 szoftverrel készült órai tananyag a kvantummechanika nagy fizikusainak bemutatására is kitér fizika kultúrtörténeti céllal. A további részletekért és letölthető anyagokért kérjük lépjen be