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是不確定的!只知是在寬為b的的縫中通過。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單縫不與單縫材料作用，因此通過單縫后，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