大學(xué)物理(下)課件：15-7不確定關(guān)系

15-7不確定關(guān)系12海森伯(W.K.Heisenberg，1901—1976）1927年提出“不確定關(guān)系”，為核物理學(xué)和（基本）粒子物理學(xué)準(zhǔn)備了理論基礎(chǔ)；于1932年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).

德國(guó)理論物理學(xué)家.

建立了新力學(xué)理論的數(shù)學(xué)方案，為量子力學(xué)的創(chuàng)立作出了最早的貢獻(xiàn).不確定關(guān)系1.動(dòng)量—坐標(biāo)不確定關(guān)系微觀粒子的位置坐標(biāo)x、動(dòng)量分量px

不能同時(shí)具有確定的值。一分別是x、

px的不確定量，其乘積一個(gè)量確定的越準(zhǔn)確，另一個(gè)量的不確定程度就越大。4標(biāo)和動(dòng)量的不確定關(guān)系電子的單縫衍射實(shí)驗(yàn)

用電子衍射說(shuō)明不確定關(guān)系a、位置的不確定程度考察狹縫處的電子電子在單縫的何處通過(guò)是不確定的!只知是在寬為b的的縫中通過(guò)。結(jié)論:電子在單縫處的位置不確定量為5b、單縫處電子的動(dòng)量的不確定程度電子通過(guò)單縫不與單縫材料作用，因此通過(guò)單縫后，其動(dòng)量大小不變。

但不同的電子要到達(dá)屏上不同的點(diǎn)。故各電子的動(dòng)量方向不同。UI6可先考慮到達(dá)中央明紋處的電子（即正負(fù)一級(jí)暗紋間的電子)。這部分電子在單縫處的動(dòng)量在x軸上的不確定范圍為：為一級(jí)暗紋的衍射角由單縫一級(jí)暗紋條件：xyp電子的單縫衍射實(shí)驗(yàn)7由德布羅意關(guān)系式：考慮到還存在方向的電子，這些方向電子的動(dòng)量不確定量還要大動(dòng)量位置不確定量關(guān)系式8

海森伯于1927

年提出不確定原理

對(duì)于微觀粒子不能同時(shí)用確定的位置和確定的動(dòng)量來(lái)描述.不確定關(guān)系

1932年海森伯獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)9

(2)不確定的根源是“波粒二象性”這是微觀粒子的根本屬性.

(3)

對(duì)宏觀粒子，因很小,可視為位置和動(dòng)量能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量.

(1)

微觀粒子同一方向上的坐標(biāo)與動(dòng)量不可同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量,它們的精度存在一個(gè)終極的不可逾越的限制.物理意義10

對(duì)于微觀粒子,h不能忽略,x、px

不能同時(shí)具有確定值.此時(shí)，只有從概率統(tǒng)計(jì)角度去認(rèn)識(shí)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律.在量子力學(xué)中，將用波函數(shù)來(lái)描述微觀粒子.不確定關(guān)系是量子力學(xué)的基礎(chǔ).11解子彈的動(dòng)量動(dòng)量的不確定范圍其動(dòng)量的不確定范圍為動(dòng)量的(這在宏觀范圍是十分精確的)，該子彈位置的不確定量范圍為多大?

例1質(zhì)量10g的子彈，速率.位置的不確定范圍12

例2一電子具有的速率，動(dòng)量的不確范圍為動(dòng)量的0.01%(這也是足夠精確的了)，則該電子的位置不確定范圍有多大?解電子的動(dòng)量動(dòng)量的不確定范圍位置的不確定范圍13微觀粒子和宏觀物體的特性對(duì)比

宏觀物體微觀粒子具有確定的坐標(biāo)和動(dòng)量沒(méi)有確定的坐標(biāo)和動(dòng)量可用牛頓力學(xué)描述。需用量子力學(xué)描述。

有連續(xù)可測(cè)的運(yùn)動(dòng)軌道，可有概率分布特性，不可能分辨

追蹤各個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)軌