Гейзенбергтің анықталмаушылық принципі

Электронның əрі корпускулалық əрі толқындық қасиеттері бар ерекше бөлшек. Электронды макробөлшектерге тəн физикалық шамалармен тек жуықтап қана сипаттауға болады, электрон кəдімгі классикалық бөлшек емес.

Классикалық механикада кез келген бөлшек белгілі траектория бойымен қозғалады, сондықтан кез келген уақыт мезетінде координаты мен импульсі дəл анықтауға болады. Микро бөлшектердің толқындық қасиеттері болатындықтан олардың классикалық бөлшектерден біршама өзгешелігі болады. Шын мəнінде микробөлшек белгілі траектория бойымен қозғалады деуге болмайды, оның координаты мен импульсінің бір мезгілде өлшенген дəл мəндері болмайды. Мысалы, «берілген нүктедегі толқын ұзындығы» ұғымында физикалық мағына жоқ, ал импульс толқын ұзындық арқылы өрнектеледі.

Осы жағдайға байланысты толқындық механикада мынадай принцип бар: электронның орнын жəне импульсін бір мезгілде дəл өлшеуге болмайды немесе электронның координаталарын жəне жылдамдықтарын бір мезгілде дəл өлшеу мүмкін емес.

Мысалы: электронның x -координатасын өлшегендегі қателік x, ал осы бағыттағы жылдамдығын өлшегендегі қателік _x болса (2.3-сурет), онда x пен _x көбейтіндісінің шамасы

Планктың тұрақтасынан кем болмайды, яғни

x P_{x 2} ^h y P_{y 2} ^h z P_{z 2} ^h

~ 67 ~

2.3-сурет

О ы қатынастарды ең алғаш (1927 ж.) неміс физигі В. Гейзенберг ұсынған болатын, сондықтан бұлар Гейзенбергтің анықталмаушылық принципі деп аталады. Бұл қатынастан, егер координатаның мəні дəл болса (x 0), онда импульстің белгілі

Гейзенбергтің анықталмаушылық қатынастарының өрнегінің алымы ндағы Планкт ың тұрақтысы (h) өте аз шама. Сондықтан координаталар мен жылдамдықтың анықталмаушы лықтары тек қарапайым бөлшектерге ғана анық білінеді, макробөлшектерде байқа лмайды деуге болады.

Бұл жылдамдықтың анықталмаушылығы болымсыз аз шама, мұны есепке алмауға болады. Сонымен тозаңның жылдамдығы мен координатасын іс жүзінде дəл өлшеуге болады.

Ен ді атом ішінде қозғалған электронды қарастырайық, оның орнын анықтап көрейік. Негізгі күйдегі атомның радиусы

~ 68 ~

r 10 ¹⁰ м, сондықтан атом ішіндегі электронның орны 10 ¹⁰ м дəлдікпен анықталуы керек, яғни r 10 ¹⁰ м болуға тиіс, сонда

_x 10⁶ м / с шамалас болады. Сонда жылдамдықты анықтаудағы

қателік, сол жылдамдықтың өзіне тең. Олай болса электронның орнын жəне жылдамдығын бір мезгілде анықтауға болмайды. Сондықтан атомның ішінде электрон белгілі жылдамдықпен қозғалатын тұйықталған орбита бар деп айтудың өзінде еш мағына жоқ.

Атом ішіндегі электронның орны мен жылдамдығын бір мезетте дəл анықтауға болмағанымен, оның атом ішінде берілген нүктеде болу ықтималдығын анықтауға болады. Осы ықтималдылық берілген нүктедегі электр зарядының ұзақ уақыттағы орташа тығыздығын сипаттайды.