¿Cuál es la aplicación adecuada del principio de incertidumbre de Heisenberg en la difracción de una sola rendija, delta x * delta p> = h / 4pi o h / 2pi? ¿Por qué?

Yo diría que ninguno de los dos. La ecuación [matemáticas] \ Delta x \ Delta p \ geq \ frac {h} {4 \ pi} [/ matemáticas] simplemente nos dice que un sistema debe tener una incertidumbre mayor que [matemáticas] \ frac {h} {4 \ pi} [/ matemáticas]. No nos dice cuál es realmente la incertidumbre: podría ser radicalmente mayor que [math] \ frac {h} {4 \ pi} [/ math] o podría estar muy cerca de ella. Afortunadamente, para cualquier sistema específico, puede calcular la incertidumbre asociada al encontrar [math] \ Delta x \ Delta p [/ math]. Para una sola rendija:

[matemáticas] \ Delta x = d [/ matemáticas], el ancho de la ranura!

[math] \ Delta p [/ math] se puede calcular a partir del ancho del pico del patrón de difracción:

[matemáticas] \ Delta p = \ Delta mc ‘= m \ Delta c’ = mc \ sin \ theta_1 = \ frac {h} {\ lambda} \ sin \ theta_1 [/ math]

Donde [math] c [/ math] es la velocidad de la luz (suponiendo que estemos usando la luz aquí) y [math] c ‘[/ math] es la “velocidad de la luz”, [math] \ lambda [/ math] es la longitud de onda de la luz y [math] \ theta_1 [/ math] es el ángulo hecho al primer mínimo. Sin embargo, [math] \ sin \ theta = \ frac {\ lambda} {d} [/ math] para que podamos simplificar y terminar con:

[matemáticas] \ Delta x \ Delta p = h [/ matemáticas]

Para la difracción de luz de una sola rendija.

Podemos verificar y, de hecho, [matemáticas] h \ geq \ frac {h} {4 \ pi} [/ matemáticas] para que nuestra configuración de ranura única obedezca el principio de incertidumbre de Heisenberg, ¡sí!

El principio de incertidumbre está escrito:

[matemáticas] \ Delta x \ Delta p \ geq \ frac {\ hbar} {2} [/ matemáticas]

Donde [math] \ hbar [/ math] es la constante de Planck reducida y es igual a [math] \ hbar = \ frac {h} {2 \ pi} [/ math]

[math] \ hbar [/ math] se usa infinitamente más a menudo en física cuántica que la normal [math] h [/ math], ya que tendemos a preferir trabajar con velocidad angular [math] \ omega [/ math] y wavevector [matemática] \ vec {k} [/ matemática], en lugar de frecuencia y longitud de onda, por una variedad de razones.

El principio de incertidumbre total para cualquiera de los dos operadores es:

[matemáticas] \ Delta A \ Delta B = \ frac {1} {2} | \ langle [\ hat {A}, \ hat {B}] \ rangle | [/ math]

Para la posición y el momento, [matemática] [\ hat {x}, \ hat {p}] = i \ hbar [/ math]

Por lo tanto, obtenemos la relación indicada anteriormente.