2018_2019學年高中物理第十七章波粒二象性17.5不確定性關系課件新人教版.pptx

第十七章波粒二象性第5節(jié)不確定性關系,根據(jù)經典物理學,如果我們已知一物體的初始位置和初始速度,就可以準確地確定以后任意時刻的位置和速度.,但是在微觀世界中,由于微觀粒子具有波動性,其坐標和動量不能同時確定。我們不能用經典的方法來描述它的粒子性,德國著名的現(xiàn)代物理學家。1924年進入哥廷根大學深造，先后拜師于玻爾和波恩門下。,海森伯,一、光的單縫衍射,激光束,像屏,若光子是經典粒子，在屏上的落點應在縫的投影之內,由于衍射，落點會超出單縫投影的范圍，其它粒子也一樣，說明微觀粒子的運動已經不遵守牛頓運動定律，不能同時用粒子的位置和動量來描述粒子的運動了,入射粒子,屏上各點的亮度實際上反映了粒子到達該點的概率,（1）在擋板左側位置完全不確定,（2）在縫處位置不確定范圍是縫寬a=x,（3）在縫后方向有動量，也是不確定的,px,若減小縫寬：位置的不確定范圍減小，但中央亮紋變寬，所以方向動量的不確定量變大,1927年海森伯提出：粒子在某方向上的坐標不確定量與該方向上的動量不確定量的乘積必不小于普朗克常數(shù)。,二、海森伯不確定關系,海森伯不確定關系告訴我們：微觀粒子坐標和動量不能同時確定。粒子位置若是測得極為準確，我們將無法知道它將要朝什么方向運動；若是動量測得極為準確，我們就不可能確切地測準此時此刻粒子究竟處于什么位置。,不確定關系是物質的波粒二象性引起的。,對于微觀粒子，我們不能用經典的來描述。,海森伯不確定關系對于宏觀物體沒有施加有效的限制。,在量子力學中，對能量和時間的同時測量也存在類似的不確定關系，即：,E表示粒子能量的不確定量，而t可表示粒子處于該能態(tài)的平均時間。,三、能量和時間的不確定關系,對不確定關系(即測不準關系)xpxh的幾點說明：(1)此關系完全來自物質的二象性，由物質的本性所決定，與實驗技術或儀器的精度無關。(2)不確定原理對任何物體都成立。對于宏觀尺度的物體，其質量m通常不隨速度v變化(因為一般情況下vh，因此x和vx可以同時達到相當小的地步，遠遠超出最精良儀器的精度，不確定范圍小的完全可以忽略?？梢?，不確定現(xiàn)象僅在微觀世界方可觀測到。(3)粒子的動量和坐標不可能同時確定。不確定關系不僅適用于電子和光子，也適用于其它粒子。,不確定關系是建立在波粒二象性基礎上的一條基本客觀規(guī)律，它是波粒二象性的深刻反應，也是對波粒二象性的進一步描述。,不確定關系是由物質本身固有的特性所決定的，而不是由于儀器或測量方法的缺陷所造成的。不論測量儀器的精度有多高，我們認識一個物理體系的精確度也要受到限制。,不確定關系說明經典描述手段對微觀粒子不再適用。,不確定關系指明了宏觀物理與微觀物理的分界線。在某個具體問題中，粒子是否可作為經典粒子來處理，起關健作用的是普朗克恒量h的大小。,四、物理模型與物理現(xiàn)象,1、若電子與質量m=0.01Kg的子彈，都以200m/s的速度沿x方向運動，速率測量相對誤差在0.01%內。求在測量二者速率的同時測量位置所能達到的最小不確定度Dx。,解：（1）電子位置的不確定度,電子動量不確定度,課堂練習,（2）子彈位置的不確定度,子彈動量不確定度,子彈,很小，儀器測不出，,用經典坐標、動量完全能精確描寫。對微觀粒子不能用經典力學來描寫。,我們知道，原子核的數(shù)量級為10-15m，所以，子彈位置的不確定范圍是微不足道的?？梢娮訌椀膭恿亢臀恢枚寄芫_地確定，不確定關系對宏觀物體來說沒有實際意義。,2、一顆質量為10g的子彈，具有200ms-1的速率，若其動量的不確定范圍為動量的0.01%(這在宏觀范圍是十分精確的了)，則該子彈位置的不確定量范圍為多大?,解:子彈的動量,動量的不確定范圍,由不確定關系式(17-17)，得子彈位置的不確定范圍,我們知道原子大小的數(shù)量級為10-10m，電子則更小。在這種情況下，電子位置的不確定范圍比原子的大小還要大幾億倍，可見企圖精確地確定電子的位置和動量已是沒有實際意義。,3、一電子具有200m/s的