Journals / International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences / 2014 / Cilt: 26 - Sayı: 1
Teaching Quantum Mechanical Commutation Relations via an Optical Experiment
- Pages
- 1–11
- DOI
- —
Abstract
The quantum mechanical commutation relations, which are directly related to the Heisenberg uncertainty principle, have a crucial importance for understanding the quantum mechanics of students. During undergraduate level courses, the operator formalisms are generally given theoretically and it is documented that these formalisms are usually misunderstood by the students. Based on the idea that quantum mechanical phenomena can be investigated via geometric optical tools, this study aims to introduce an experiment, where the quantum mechanical commutation relations are represented in a concrete way to provide students an easy and permanent learning. The experimental tools are chosen to be easily accessible and economic. The experiment introduced in this paper can be done with students or used as a demonstrative experiment in laboratory based or theory based courses requiring quantum physics content; particularly in physics, physics education and science education programs.
Özet
Heisenberg belirsizlik ilkesi ile doğrudan ilişkili olan kuantum mekaniksel sıra değiştirme bağıntıları, öğrencilerin kuantum mekaniğini anlamaları açısından büyük bir öneme sahiptir. Lisans programlarında genellikle teorik olarak verilen, modern fizik ve kuantum fiziği derslerinde kullanılan işlemci formalizmi, çoğu kez soyut olarak kalmakta ve öğrenciler tarafından yeterince anlaşılamamaktadır. Bu çalışma kapsamında, kuantum mekaniksel olguların geometrik optik araçları vasıtasıyla incelenebileceğinden yola çıkılarak sıra değiştirme bağıntılarının deneysel bir yöntem kullanılarak somutlaştırılması ve bu yolla daha kolay ve kalıcı öğrenmelerin sağlanması hedeflenmiştir. Deney içeriği ve matematiksel formalizm, çalışma içerisinde konuyla ilgili referans kitaplarla ilişkilendirilerek açıklanmıştır. Çalışma kapsamında kullanılan deney araçlarının kolay erişilebilir ve ekonomik olmalarına özen gösterilmiştir. Bu deneyin, kuantum fiziği içerikli derslerin verildiği başta fizik, fizik öğretmenliği ve fen bilgisi öğretmenliği programları olmak üzere, ilgili laboratuar uygulamalarında ve teorik dersleri destekleyen gösteri deneyi formatında kullanılabileceği düşünülmektedir.