Principio de incertidumbre y rango de energía para un electrón en un átomo

tengo el siguiente ejercicio:

Utilice el principio de incertidumbre de Heisenberg y la relación Δ tu = tu 2 tu 2 encontrar el rango de energía que tiene un electrón en un átomo de 1 amstrong de diámetro.

Este es el intento de solución:

  • Del principio de incertidumbre: Δ pag Δ X / 2 . Por lo tanto Δ pag / 2 Δ X .

  • Sin considerar las correcciones relativistas (no sé si esto está bien), mi C = pag 2 / 2 metro

  • De la definición de desviación estándar Δ pag = pag 2 pag 2 . Entonces Δ pag 2 = pag 2 pag 2 . Por lo tanto pag 2 = Δ pag 2 + pag 2

  • La energía del electrón será la energía cinética menos la energía potencial:

mi = pag 2 / 2 metro mi 2 / r

Entonces la energía promedio será

mi = pag 2 / 2 metro mi 2 / r = ( Δ pag 2 + pag 2 ) / 2 metro mi 2 / r

Aquí no sé cómo continuar. ¿Tengo que asumir pag = 0 ? ¿Por qué? E incluso cuando asumo que, reemplazando r con Δ X , que supongo que es 1 10 10 metro (¿por qué?) No obtengo un valor de energía similar a la energía a nivel del suelo de un átomo de hidrógeno (que tiene aproximadamente el mismo diámetro que este).

¿Qué estoy haciendo mal?

Respuestas (1)

pag = 0 porque la cantidad de movimiento es un vector y apunta en todas las direcciones con igual probabilidad asumiendo la función de onda ψ ( r ) es esféricamente simétrico.

| r | a 0 .

Poniendo estos juntos da el límite inferior

mi = pag 2 / 2 metro mi 2 / 4 π ϵ 0 | r | = Δ pag 2 / 2 metro mi 2 / 4 π ϵ 0 | r | 2 / 8 metro a 0 mi 2 / 4 π ϵ 0 a 0 24 mi V

que está bastante cerca de la energía de enlace real 13.6 mi V .

Gracias. Tienes razón, ese parece ser el objetivo del problema. Pensé que el problema aún consideraba el modelo atómico de Bohr con órbitas, por lo tanto, <p> no podía ser 0.