东南大学：《物理学》课程PPT教学课件（第五版）第十五章 量子物理（15.7）不确定关系

物理学 15-7不确定关系 第五版 海森伯( WKHeisenberg,1901-1976) 德国理论物理学家.建立了 新力学理论的数学方案,为量子 力学的创立作出了贡献 1927年提出“不确定关系”, 为核物理学和(基本)粒子物理学 准备了理论基础;于1932年获得诺 贝尔物理学奖 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-7 不确定关系 1 海森伯(W.K.Heisenberg，1901—1976） 1927年提出“不确定关系”， 为核物理学和（基本）粒子物理学 准备了理论基础；于1932年获得诺 贝尔物理学奖. 德国理论物理学家. 建立了 新力学理论的数学方案，为量子 力学的创立作出了贡献

物理学 15-7不确定关系 第五版 海森伯坐标和动量的不确定关系 ◆用电子衍射说明不 确定关系 b p=h/n 电子经过缝时的 位置不确定△x=b p=b/2 级最小衍射角 sin o=n/b 「电子的单缝衍射实验 第十五章量子物理 2

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-7 不确定关系 2 一 海森伯坐标和动量的不确定关系 sin =  b 一级最小衍射角 电子经过缝时的 位置不确定 x = b 用电子衍射说明不 确定关系 y x p = h  b p = h   电子的单缝衍射实验 o

物理学 15-7不确定关系 第五版 电子经过缝后x方向动量不确定 sin o =n/b b p=h/n Apx=psin p= p b h△pxb h p=b/2 p X h 「电子的单缝衍射实验 x 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-7 不确定关系 3 p h  = b h px = xpx = h b px p p   = sin = 电子经过缝后x 方向动量不确定 sin =  b y x p = h  b p = h   电子的单缝衍射实验 o

物理学 15-7不确定关系 第五版 ≥h 考虑衍射次级有AxAx≥ ◆海森伯于1927年提出不确定原理 对于微观粒子不能同时用确定的位置和 确定的动量来描述 △xNpx≥h 不确定关系Ay△p≥h △z△P=≥h 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-7 不确定关系 4 海森伯于 1927 年提出不确定原理 对于微观粒子不能同时用确定的位置和 确定的动量来描述. ypy  h xpx  h zpz  h 不确定关系 考虑衍射次级有 xpx  h

物理学 15-7不确定关系 第五版 物理意义 (1)微观粒子同一方向上的坐标与动量 不可同时准确测量,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“波粒二象性”这是 微观粒子的根本属性 (3)对宏观粒子,因h很小,△x△Ap2→>0 可视为位置和动量能同时准确测量 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-7 不确定关系 5 (2)不确定的根源是“波粒二象性”这是 微观粒子的根本属性. (3) 对宏观粒子，因 很小， 可视为位置和动量能同时准确测量. h   →0 x x p (1) 微观粒子同一方向上的坐标与动量 不可同时准确测量，它们的精度存在一个 终极的不可逾越的限制 . 物理意义

物理学 15-7不确定关系 第五版 对于徼观粒子,h不能忽略,Ax、Ap2不 能同时具有确定值.此时,只有从概率统计 角度去认识其运动规律.在量子力学中,将 用波函数来描述微观粒子. 不确定关系是量子力学的基础 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-7 不确定关系 6 对于微观粒子，h 不能忽略， x、px 不 能同时具有确定值. 此时，只有从概率统计 角度去认识其运动规律 . 在量子力学中，将 用波函数来描述微观粒子. 不确定关系是量子力学的基础

物理学 15-7不确定关系 第五版 例1质量10g的子弹,速率200ms 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),该子弹位置的 不确定量范围为多大? 解子弹的动量P=mO=2kgms 动量的不确定范围 y=0.00%0×p=2×104kg:m:y 第十五章量子物理 7

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-7 不确定关系 7 1 2 kg m s − 解 子弹的动量 p = mv =   4 1 0.01% 2 10 kg m s − − p =  p =    动量的不确定范围 0.01% 1 200 m s −  其动量的不确定范围为动量的 (这在 宏观范围是十分精确的 ) ， 该子弹位置的 不确定量范围为多大？ 例 1 质量10 g 的子弹，速率

物理学 15-7不确定关系 第五版 4=001%Xp=2×104kgms 位置的不确定范围 h6.63×10 34 △x≥ m=3.3×10-30m p2×10 例2一电子具有200ms的速率,动 量的不确范围为动量的0.01%(这也是足 够精确的了),则该电子的位置不确定范围 有多大? 第十五章量子物理 8

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-7 不确定关系 8 m 3.3 10 m 2 10 6.63 10 30 4 34 − − − =    =    p h x 位置的不确定范围 -1 例2 一电子具有 200 ms 的速率， 动 量的不确范围为动量的 0.01% (这也是足 够精确的了)，则该电子的位置不确定范围 有多大？ 4 1 0.01% 2 10 kg m s − − p =  p =   

物理学 15-7不确定关系 第五版 解电子的动量 P=m02-=91×103×200kg:my p=18×10°kgms 动量的不确定范围 4=0.01%×p=1.8×1032kg:ms 位置的不确定范围 h6.63×10 -34 △x≥ m=3.7×10 p18×10 32 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-7 不确定关系 9 28 1 1.8 10 kg m s − − p =    解 电子的动量 31 1 9.1 10 200 kg m s − − p = mv =     32 1 0.01% 1.8 10 kg m s − − p =  p =    动量的不确定范围 m 3.7 1 0 m 1.8 1 0 6.6 3 1 0 2 32 34 − − − =    =    p h x 位置的不确定范围

物理学 第五版 本章目录 选择进入下一节 15-4氢原子的琅尔理论 415-5弟兰克赫兹实验 15-6德布罗意波实物粒子的二象性 15-7不确定关系 15-8量子力学简介 15-9氢原子的量子理论简介 第十五章量子物理 10

第十五章 量子物理 物理学 第五版 10 本章目录 选择进入下一节： 15-4 氢原子的玻尔理论 *15-5 弗兰克-赫兹实验 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 15-7 不确定关系 15-8 量子力学简介 15-9 氢原子的量子理论简介