第六节不确定关系.ppt

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1、第六节不确定关系现在学习的是第1页，共11页沿沿 y 方向运动的粒子穿过狭缝前方向运动的粒子穿过狭缝前 ，若粒子没有，若粒子没有波动性，它穿过狭缝时，仍有波动性，它穿过狭缝时，仍有 。只要尽可能地将。只要尽可能地将 缩小，就可同时缩小，就可同时准确地准确地确定粒子在穿过狭缝时的坐标确定粒子在穿过狭缝时的坐标 和动量和动量 。事实上，粒子具有波动性，当它穿过狭缝时，会发事实上，粒子具有波动性，当它穿过狭缝时，会发生衍射现象，粒子运动的方向将发生变化生衍射现象，粒子运动的方向将发生变化 Px 不可能总是不可能总是零！零！粒子的坐标粒子的坐标 x，动量，动量Px 不可能同时有确定的值。不可能同时有确

2、定的值。现在学习的是第2页，共11页一级最小衍射角一级最小衍射角 电子经过缝时的电子经过缝时的位置位置不确定不确定 .电子经过缝后电子经过缝后 x 方向方向动量不确定动量不确定 用电子衍射说明不确定关系用电子衍射说明不确定关系电子的单缝衍射实验电子的单缝衍射实验考虑衍射次级有考虑衍射次级有现在学习的是第3页，共11页 海森伯于海森伯于 1927 年提出不确定原理年提出不确定原理 对于微观粒子对于微观粒子不不能能同时同时用确定的位置和确定的动量用确定的位置和确定的动量来描述来描述.1）微观粒子微观粒子同一同一方向上的坐标与动量方向上的坐标与动量不可同时不可同时准确准确测量测量,它们的精度存在一个

3、终极的不可逾越的限制它们的精度存在一个终极的不可逾越的限制.2）不确定的根源是不确定的根源是“波粒二象性波粒二象性”这是自然界的根这是自然界的根本属性本属性.不确定关系不确定关系物理意义物理意义现在学习的是第4页，共11页解解 子弹的动量子弹的动量 3）对对宏观宏观粒子，因粒子，因 很小，所以很小，所以 可视为位置和动量可视为位置和动量能同时能同时准确测量准确测量.例：例：一颗质量为一颗质量为10 g 的子弹，具有的子弹，具有 的的速率速率.若其动量的不确定范围为动量的若其动量的不确定范围为动量的 (这在这在宏观范围是十分精确的宏观范围是十分精确的),则该子弹位置的不确定量则该子弹位置的不确定

4、量范围为多大范围为多大?动量的不确定范围动量的不确定范围位置的不确定量范围位置的不确定量范围现在学习的是第5页，共11页 例：例：一电子具有一电子具有 的速率的速率,动量的不确动量的不确范围为动量的范围为动量的 0.01%(这也是足够精确的了这也是足够精确的了),则该则该电子的位置不确定范围有多大电子的位置不确定范围有多大?解解 电子的动量电子的动量动量的不确定范围动量的不确定范围位置的不确定量范围位置的不确定量范围现在学习的是第6页，共11页关于h的几句话：非常小非常小令：令：h0那么：在任何情况下都可有那么：在任何情况下都可有 x=0、Px=0波波粒子粒子无关无关波粒二象性就将从自然界中消

5、失！波粒二象性就将从自然界中消失！现在学习的是第7页，共11页让让h大一点：大一点：子弹射出枪口的横向速度：子弹射出枪口的横向速度：波粒二象性就将统治到宏观世界中！波粒二象性就将统治到宏观世界中！不不大大不不小小正好！正好！二、能量和时间的不确定关系：二、能量和时间的不确定关系：现在学习的是第8页，共11页（1 1）若一体系处于某状态的时间不确定量为若一体系处于某状态的时间不确定量为 t 那么，那么，这个状态的能量也有不确定范围这个状态的能量也有不确定范围 E。（可解释光谱线宽。（可解释光谱线宽度）度）（2 2）原子在某激发状态的时间越长，原子在某激发状态的时间越长，该态的能级宽度就越小该态的

6、能级宽度就越小（3 3）E小的能级比较稳定，基态最稳定。即：基态小的能级比较稳定，基态最稳定。即：基态的能量是可以准确被测定的。的能量是可以准确被测定的。现在学习的是第9页，共11页爱因斯坦的光子箱爱因斯坦的光子箱一个具有理想反射壁的箱子一个具有理想反射壁的箱子(如图如图)，里面充满辐射。箱，里面充满辐射。箱子上有一快门，用箱内的时子上有一快门，用箱内的时钟控制，快门启闭的时间间钟控制，快门启闭的时间间隔隔t可以任意短，每次只释可以任意短，每次只释放一个光子，能量可以通过放一个光子，能量可以通过重量的变化来测量。只要测重量的变化来测量。只要测出光子释放前后整个箱子重出光子释放前后整个箱子重量的变化，就可以根据相对量的变化，就可以根据相对论质能转化公式论质能转化公式计算出来。计算出来。即即t和和E可同时精确测量。可同时精确测量。现在学习的是第10页，共11页经玻尔加工的光子盒经玻尔加工的光子盒根据广义相对论，一个时钟根据广义相对论，一个时钟当沿着引力方向移动一段距离当沿着引力方向移动一段距离q时，其快慢就会改变，时，其快慢就会改变，现在学习的是第11页，共11页