5-不确定性关系VIP免费

第十七章波粒二象性第五节不确定性关系爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖。微观世界的某些规律，在我们宏观世界看来可能非常奇怪。1900年提出能量量子化1905年提出光子说德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用类比方法分析问题。1924年，他考虑到普朗克量子爱因斯坦光子理论的成功在博士论文《关于量子理论的研究》中大胆地把光的波粒二象性推广实物粒子，如电子，质子等。于是他提出实物粒子也具有波动性。这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波。爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角”。法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。实物粒子的波粒二象性实物粒子的波粒二象性戴维逊和汤姆逊因验证电子的波动性分享1937年的物理学诺贝尔奖金。ph电子的衍射实验证明了德布罗意波的正确性。G·P·汤姆逊像1926年德国物理学家波恩提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。光的强弱对应于光子的数目，明纹处达到的光子数多，明纹表示光子达到的概率大。暗纹反之。经典的粒子(1)粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量(2)粒子的运动遵从牛顿第二定律(3)粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道。光的单缝衍射实验一、通过单缝衍射现象了解不确定性关系若光子是经典粒子，在屏上的落点应在缝的投影之内；发生衍射，落点会超出单缝投影的范围。通过电子单缝衍射了解不确定性关系问题：单缝衍射实验中若减小缝宽，通过狭缝的光子位置的不确定量和动量的不确定量如何变化？请用实验现象解释。bo入射光子x挡板屏ay位置的不确定量x动量的不确定量p1927年海森伯提出：4hxp这就是著名的不确定性关系，简称不确定关系。海森伯（1901—1976）不确定性关系式表明：微观粒子的坐标测得越准确(x0)，动量的测量就越不准确(px)；微观粒子的动量测得越准确(px0)，坐标的测量就越不准确(x)。但这里要注意的是，不是说微观粒子的坐标测不准；也不是说微观粒子的动量测不准；更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。二、对不确定性关系的理解1.用经典物理学量——动量、坐标等来描写微观粒子行为时将会受到一定的限制。2.可以用来判别对于实物粒子其行为究竟应该用经典力学来描写还是用量子力学来描写。11smkg0.2smkg20001.0mvp1414smkg100.2smkg2100.1%01.0pp例.一颗质量为10g的子弹，具有200m/s的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多大?mmphx31434106.2100.214.341063.64我们知道，原子核的数量级为10-15m，所以子弹位置的不确定范围是微不足道的。可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不确定关系对宏观物体来说没有实际意义。二、对不确定性关系的理解3.微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。不能同时测准是因为微观粒子的坐标和动量本来就不同时具有确定量。本质上是微观粒子具有波粒二象性的必然反映。不确定关系是自然界的一条客观规律，不是测量技术和主观能力的问题。三、物理模型与物理现象问题一：如何理解这句话呢？问题二：试列举几个所学过的物理模型？1.了解物理模型与物理现象的关系自然科学并不是自然本身，它是人类与自然关系的一部分。-----海森伯半导体材料2.了解量子力学的应用与发展波粒二象性不确定性关系量子力学一件科学的艺术品太阳能电池板中国光量子计算机诞生速度比国际同行实验快24000倍量子力学的发展上帝是不掷骰子的！上帝是否掷骰子是不确定的，我们无法预料他下一步怎么做爱因斯坦玻尔海森伯德布罗意普朗克洛仑兹居里夫人泡利薛定谔维夏菲尔特福勒布里渊波恩威尔逊理查德森古耶朗之万狄拉克顿德尔赫尔岑克莱默斯布拉格朗梅尔德拜库德森皮卡...