高二物理競賽海森堡坐標和動量的不確定關(guān)系課件

海森堡坐標和動量的不確定關(guān)系

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電子經(jīng)過縫后x方向動量不確定電子的單縫衍射實驗海森堡坐標和動量的不確定關(guān)系3

海森堡于1927年提出不確定原理對于微觀粒子不能同時用確定的位置和確定的動量來描述.不確定關(guān)系考慮衍射次級有4

(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)對宏觀粒子，因很小，可視為位置和動量能同時準確測量.(1)微觀粒子同一方向上的坐標與動量不可同時準確測量，它們的精度存在一個終極的不可逾越的限制.物理意義5能量—時間不確定關(guān)系反映了原子能級寬度△E

和原子在該能級的平均壽命△t

之間的關(guān)系。基態(tài)輻射光譜線固有寬度激發(fā)態(tài)E基態(tài)壽命△t光輻射能級寬度平均壽命

Δt~10-8s平均壽命Δt

∞能級寬度ΔE0hED+nhED-nΔ2EE+Δ2EE-6解子彈的動量動量的不確定范圍其動量的不確定范圍為動量的

(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？例質(zhì)量10g的子彈，速率.7位置的不確定范圍例2一電子具有的速率，動量的不確范圍為動量的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？8解電子的動量動量的不確定范圍位置的不確定范圍9德布羅意的物質(zhì)波理論告訴我們,微觀粒子具有波粒二象性，其位置與動量不能同時確定.所以已無法用經(jīng)典物理方法去描述其運動狀態(tài).用波函數(shù)來描述微觀粒子的運動.1波函數(shù)*量子力學基本假設(shè)微觀粒子受外場作用，不再是自由粒子，仍具有波粒二象性，其狀態(tài)仍用波函數(shù)(x,t)描寫，具體形式由外場、邊界條件等確定。10(1)經(jīng)典的波與波函數(shù)

電磁波

機械波

經(jīng)典波為實函數(shù)11(2)量子力學波函數(shù)(復函數(shù))描述微觀粒子運動的波函數(shù)微觀粒子的波粒二象性自由粒子的能量和動量是確定的，其德布羅意頻率和波長不變，可認為是一平面單色波.波列無限長，根據(jù)不確定原理，粒子在x方向上的位置完全不確定.12

自由粒子平面波函數(shù)2波函數(shù)的統(tǒng)計意義概率密度表示在某處單位體積內(nèi)粒子出現(xiàn)的概率正實數(shù)波函數(shù)是復數(shù)不代表任何可觀測的物理量

某一時刻出現(xiàn)在某點附近在體積元中的粒子的概率為

可見，德布羅意波(或物質(zhì)波)與機械波、電磁波不同，是一種概率波.13標準條件波函數(shù)必須是單值、連續(xù)、有限的函數(shù).歸一化條件(束縛態(tài))

某一時刻整個空間內(nèi)發(fā)現(xiàn)粒子的概率為14如何對波粒二象性正確理解？1949年，前蘇聯(lián)物理學家費格爾曼做了一個非常精確的弱電子流衍射實驗。電子幾乎是一個一個地通過雙縫，底片上出現(xiàn)一個一個的點子。（顯示出電子具有粒子性）開始時底片上的點子“無規(guī)”分布，隨著電子增多，逐漸形成雙縫衍射圖樣。15對衍射圖樣進行分析因為個別粒子在何處出現(xiàn)是偶然的，對大量粒子來說，某時刻在何位置出現(xiàn)是必然的，所以說大量粒子在空間的分布服從統(tǒng)計規(guī)律。71003000200007000016從圖樣看，衍射極大處，波的強度大，即每個粒子到該處的概率大，因而投射該處的電子數(shù)多。衍射極小處，波的強度小或等于0，粒子投射到該處的電子數(shù)少或沒有。可見衍射圖樣是由于到達屏上各處的概率不同而形成的。730007000017從波動的觀點看：波的強度正比于波的振幅的平方所以電子在任