《高中物理 第五章 經(jīng)典力學(xué)與物理學(xué)的革命 第3節(jié) 量子化現(xiàn)象素材 粵教版必修2（通用）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第五章 經(jīng)典力學(xué)與物理學(xué)的革命 第3節(jié) 量子化現(xiàn)象素材 粵教版必修2（通用）（2頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3節(jié) 量子化現(xiàn)象 量子效應(yīng)是在超低溫等某些特殊條件下，由大量粒子組成的宏觀系統(tǒng)呈現(xiàn)出的整體量子現(xiàn)象。而量子系統(tǒng)即是其中微觀粒子呈現(xiàn)出波動性的系統(tǒng)。表現(xiàn)出顯著量子效應(yīng)的量子系統(tǒng)稱為是簡并（退化）的系統(tǒng)，相應(yīng)的特征溫度稱為簡并溫度（退化溫度）。 中文名 量子效應(yīng) 外文名 Quantum benefit 理論簡介 根據(jù)量子理論的波粒二象性學(xué)說，微觀實物粒子會象光波水波一樣，具有干涉、衍射等波動特征，形成物質(zhì)波（或稱德布羅意波）。但日常所見的宏觀物體，雖然是由服從這種量子力學(xué)規(guī)律的微觀粒子組成，但由于其空間尺度遠遠大于這些微觀粒子的德布羅意波長，微觀粒子量子特性由于統(tǒng)計平均的結(jié)果而被

2、掩蓋了。因此，在通常的條件下，宏觀物體整體上并不出現(xiàn)量子效應(yīng)。然而，在溫度降低或粒子密度變大等特殊條件下，宏觀物體的個體組分會相干地結(jié)合起來，通過長程關(guān)聯(lián)或重組進入能量較低的量子態(tài)，形成一個有機的整體，使得整個系統(tǒng)表現(xiàn)出奇特的量子性質(zhì)。例如，原子氣體的玻色-愛因斯坦凝聚、超流性、超導(dǎo)電性和約瑟夫遜效應(yīng)等都是宏觀量子效應(yīng)。 應(yīng)用實例 微觀粒子呈現(xiàn)出波動性，即粒子的“軌道”已經(jīng)失去了意義——軌道發(fā)生了彌散（模糊）；當彌散的軌道在空間發(fā)生一定的重疊時，各個粒子的幾率分布也有一定的關(guān)聯(lián)——量子關(guān)聯(lián)。因此可以認為產(chǎn)生量子效應(yīng)的條件是： ①粒子的de Broglie波長>>粒子的平均間距時，系統(tǒng)即為量子系統(tǒng)。根據(jù)de Broglie波長 l = h /(2mE) 關(guān)系，知道：粒子的質(zhì)量越小、能量越低、分布密度越大的系統(tǒng)，越容易呈現(xiàn)出量子效應(yīng)。 ②量子關(guān)聯(lián)長度>粒子的平均間距時，系統(tǒng)即為量子系統(tǒng)。這時粒子的位置x與動量p不能同時確定，位置的不確定度Δx即可認為是量子關(guān)聯(lián)長度；溫度T是影響動量不確定度Δp 的一個因素：由自由粒子的平動動能?p/2m = 3kT/2，得動量不確定度Δp ≈ (3mkT),則位置的不確定度（量子關(guān)聯(lián)長度）Δx ≈ h /(3mkT) 。從而見到：溫度越低、粒子質(zhì)量越小、粒子分布密度越大的系統(tǒng)，越容易呈現(xiàn)出量子效應(yīng)。量子系統(tǒng)的能量是不連續(xù)（量子化）的。