高二物理竞赛海森堡坐标和动量的不确定关系课件

海森堡坐标和动量的不确定关系

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电子经过缝后x方向动量不确定电子的单缝衍射实验海森堡坐标和动量的不确定关系3

海森堡于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.不确定关系考虑衍射次级有4

(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.(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5能量—时间不确定关系反映了原子能级宽度△E

和原子在该能级的平均寿命△t

之间的关系。基态辐射光谱线固有宽度激发态E基态寿命△t光辐射能级宽度平均寿命

Δt~10-8s平均寿命Δt

∞能级宽度ΔE0hED+nhED-nΔ2EE+Δ2EE-6解子弹的动量动量的不确定范围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？例质量10g的子弹，速率.7位置的不确定范围例2一电子具有的速率，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？8解电子的动量动量的不确定范围位置的不确定范围9德布罗意的物质波理论告诉我们,微观粒子具有波粒二象性，其位置与动量不能同时确定.所以已无法用经典物理方法去描述其运动状态.用波函数来描述微观粒子的运动.1波函数*量子力学基本假设微观粒子受外场作用，不再是自由粒子，仍具有波粒二象性，其状态仍用波函数(x,t)描写，具体形式由外场、边界条件等确定。10(1)经典的波与波函数

电磁波

机械波

经典波为实函数11(2)量子力学波函数(复函数)描述微观粒子运动的波函数微观粒子的波粒二象性自由粒子的能量和动量是确定的，其德布罗意频率和波长不变，可认为是一平面单色波.波列无限长，根据不确定原理，粒子在x方向上的位置完全不确定.12

自由粒子平面波函数2波函数的统计意义概率密度表示在某处单位体积内粒子出现的概率正实数波函数是复数不代表任何可观测的物理量

某一时刻出现在某点附近在体积元中的粒子的概率为

可见，德布罗意波(或物质波)与机械波、电磁波不同，是一种概率波.13标准条件波函数必须是单值、连续、有限的函数.归一化条件(束缚态)

某一时刻整个空间内发现粒子的概率为14如何对波粒二象性正确理解？1949年，前苏联物理学家费格尔曼做了一个非常精确的弱电子流衍射实验。电子几乎是一个一个地通过双缝，底片上出现一个一个的点子。（显示出电子具有粒子性）开始时底片上的点子“无规”分布，随着电子增多，逐渐形成双缝衍射图样。15对衍射图样进行分析因为个别粒子在何处出现是偶然的，对大量粒子来说，某时刻在何位置出现是必然的，所以说大量粒子在空间的分布服从统计规律。71003000200007000016从图样看，衍射极大处，波的强度大，即每个粒子到该处的概率大，因而投射该处的电子数多。衍射极小处，波的强度小或等于0，粒子投射到该处的电子数少或没有。可见衍射图样是由于到达屏上各处的概率不同而形成的。730007000017从波动的观点看：波的强度正比于波的振幅的平方所以电子在任