Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau licence
Partager :

l'inégalité d'Heisenberg

Posté par
fabricez
16-12-15 à 00:10

Bonjour;  j'ai un exercice sur l'inegalité d'Heisenberg qui dit:
1) Un electron se deplace suivant une droite. Sachant que sa position peut être connue à 1Å près, quelle est l'incertitude sur sa vitesse?
2) Calculer l'indétermination sur la vitesse d'un grain de poussière de masse 10[sup]-6g si l'on connaît sa position à 0, 01um prés.

Posté par
eidos
re : l'inégalité d'Heisenberg 17-12-15 à 12:01

Pour la question 2, cela doit être un truc de la forme
\Delta V = \frac{10^{-34}}{10^{-9}*10^{-7}} =10^{-18} MKSA

La relation d'incertitude n'introduit donc pratiquement aucune restriction dans ce cas, car en pratique un appareil de mesure est incapable d'atteindre cette précision.

***Doublon supprimé***

Posté par
fabricez
re : l'inégalité d'Heisenberg 17-12-15 à 23:56

Merci! beaucoup d'avoir consacré votre temps à l'apport de solution à ma question

Posté par
quarkplus
re : l'inégalité d'Heisenberg 18-12-15 à 08:35

Bonjour,
question 1  :
delta x . delta p > h / 2pi
delta x . delta v > h / 2Pi m
delta x  =  10^-10  m
delta v  =  6.62 10^-34 / 2 Pi . 9.31 10^-31 .10^-10
delta v  =  1.13 10^6  m/s  

Question2  : même démarche .

Posté par
vanoise
re : l'inégalité d'Heisenberg 18-12-15 à 11:54

Bonjour,
Juste un complément au message de quarkplus pour montrer que la valeur de v qu'il obtient montre que le mouvement d'un électron autour d'un noyau atomique relève nécessairement de la mécanique quantique, contrairement au mouvement d'un grain de poussière comme l'a montré eidos.
Compte tenu de son mouvement aléatoire autour du noyau, l'incertitude  sur la position de l'électron est de l'ordre du rayon atomique, soit de l'ordre de 10-10m.
Un traitement "classique " du mouvement de l'électron autour du noyau conduit à attribuer à celui-ci une énergie cinétique de l'ordre de la dizaine d'électron-volts, soit de l'ordre de 1,6.10-18J. Toujours en mécanique classique, cela conduit à une vitesse de l'ordre de :
v=\sqrt{\frac{2E_{c}}{m}}=\sqrt{\frac{3,2.10^{-18}}{9,1.10^{-31}}}\approx1,9.10^{6}m/s
La vitesse obtenue classiquement et l'incertitude sur celle-ci sont du même ordre de grandeur ! La théorie classique n'est donc pas satisfaisante !

Posté par
vanoise
re : l'inégalité d'Heisenberg 18-12-15 à 14:10

Bonjour,
Juste un peu d'histoire à l'intention des étudiants  qui auraient pu être étonnés de l'usage des lettres  MKSA  fait par eidos à la place de m/s.
Ce système d'unités a été créé en 1946 : les initiales correspondent aux quatre unités de base de l'époque : le mètre, le kelvin, la seconde et l'ampère. Ce système a été définitivement abandonné en 1960 par le Bureau International des Poids et Mesures pour être remplacé par le système d'unités international (abréviation U.S.I.). Il est de toutes façons devenu obsolète par l'ajout de deux nouvelles unités de base quelques années plus tard : la candéla ( unité d'intensité lumineuse) et la mole (unité de quantité de matière).
P.S. Je ne suis pas un spécialiste de l'histoire des sciences ; ces informations sont tirées du site internet du Bureau International des Poids et Mesures

Posté par
eidos
re : l'inégalité d'Heisenberg 18-12-15 à 14:52

On peut même aller encore plus loin que vanoise  en montrant que la relation d'incertitude nous fait aussi rejeter l'image semi-classique des orbites de Bohr.

Le modèle de Bohr est semi-classique en ce sens que l'électron atomique est décrit comme une particule classique mais par contre les orbites permises sont définies par une règle de quantification :
pr=n\hbar (p=mv:impulsion, r:rayon de l'orbite, n entier)

Or pour pouvoir parler de trajectoire, il faut \Delta r \ll r et \Delta p \ll p.
A savoir  \frac{\Delta r}{r} \frac{\Delta p}{p} \ll 1.

Mais la relation d'incertitude et l'hypothèse de quantification de Bohr impose  :
\frac{\Delta r}{r} \frac{\Delta p}{p} \geq \frac{\hbar}{rp}=\frac{1}{n}.

La relation d'incertitude est donc incompatible avec le modèle de Bohr sauf si n est très grand.

Posté par
vanoise
re : l'inégalité d'Heisenberg 18-12-15 à 17:42

Bonsoir,

Citation :
On peut même aller encore plus loin que vanoise

Effectivement ! Merci eidos pour cette instructive contribution.

Posté par
fabricez
re : l'inégalité d'Heisenberg 20-12-15 à 20:10

Merci! Beaucoups pour ces eclairecisments bonne suite a tous.



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2024

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !