第十五章第十五章 量子物理量子物理15-7 15-7 不確定關(guān)系不確定關(guān)系物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1海森伯海森伯(W.K.Heisenberg，19011976）1927年提出年提出“不確定關(guān)系不確定關(guān)系”，為核物理學(xué)和（基本）粒子物理學(xué)為核物理學(xué)和（基本）粒子物理學(xué)準(zhǔn)備了理論基礎(chǔ)；于準(zhǔn)備了理論基礎(chǔ)；于1932年獲得諾年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).德國理論物理學(xué)家德國理論物理學(xué)家.建立了建立了新力學(xué)理論的數(shù)學(xué)方案，為量子新力學(xué)理論的數(shù)學(xué)方案，為量子力學(xué)的創(chuàng)立作出了貢獻(xiàn)力學(xué)的創(chuàng)立作出了貢獻(xiàn).第十五章第十五章 量子物理量子物理15-7 15-7 不確定關(guān)系不確定關(guān)系物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版2一一 海森伯坐標(biāo)和動(dòng)量的不確定關(guān)系海森伯坐標(biāo)和動(dòng)量的不確定關(guān)系bsin 一級(jí)最小衍射角一級(jí)最小衍射角 電子經(jīng)過縫時(shí)的電子經(jīng)過縫時(shí)的位置位置不確定不確定bx 用電子衍射說明不用電子衍射說明不確定關(guān)系確定關(guān)系yxhp hp b電子的單縫衍射實(shí)驗(yàn)電子的單縫衍射實(shí)驗(yàn)o 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-7 15-7 不確定關(guān)系不確定關(guān)系物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版3phbhpxhpxxbpppxsin 電子經(jīng)過縫后電子經(jīng)過縫后 x 方向動(dòng)量不確定方向動(dòng)量不確定bsinyxhp hp b電子的單縫衍射實(shí)驗(yàn)電子的單縫衍射實(shí)驗(yàn)o 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-7 15-7 不確定關(guān)系不確定關(guān)系物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版4 海森伯于海森伯于 1927 年提出不確定原理年提出不確定原理 對(duì)于微觀粒子對(duì)于微觀粒子不不能能同時(shí)同時(shí)用確定的位置和用確定的位置和確定的動(dòng)量來描述確定的動(dòng)量來描述.hpyyhpxxhpzz不確定關(guān)系不確定關(guān)系hpxx考慮衍射次級(jí)有考慮衍射次級(jí)有 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-7 15-7 不確定關(guān)系不確定關(guān)系物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版5 (2)不確定的根源是不確定的根源是“波粒二象性波粒二象性”這是這是微觀粒子的根本屬性微觀粒子的根本屬性.(3)對(duì)對(duì)宏觀宏觀粒子，因粒子，因 很小，很小，可視為位置和動(dòng)量可視為位置和動(dòng)量能同時(shí)能同時(shí)準(zhǔn)確測量準(zhǔn)確測量.h0 xpx (1)微觀粒子微觀粒子同一同一方向上的坐標(biāo)與動(dòng)量方向上的坐標(biāo)與動(dòng)量不可同時(shí)不可同時(shí)準(zhǔn)確測量，它們的精度存在一個(gè)準(zhǔn)確測量，它們的精度存在一個(gè)終極的不可逾越的限制終極的不可逾越的限制.物理意義物理意義 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-7 15-7 不確定關(guān)系不確定關(guān)系物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版6 對(duì)于微觀粒子，對(duì)于微觀粒子，h 不能忽略，不能忽略，x、px 不不能同時(shí)具有確定值能同時(shí)具有確定值.此時(shí)，只有從概率統(tǒng)計(jì)此時(shí)，只有從概率統(tǒng)計(jì)角度去認(rèn)識(shí)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律角度去認(rèn)識(shí)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律.在量子力學(xué)中，將在量子力學(xué)中，將用波函數(shù)來描述微觀粒子用波函數(shù)來描述微觀粒子.不確定關(guān)系是量子力學(xué)的基礎(chǔ)不確定關(guān)系是量子力學(xué)的基礎(chǔ).第十五章第十五章 量子物理量子物理15-7 15-7 不確定關(guān)系不確定關(guān)系物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版71smkg 2vmp解解 子彈的動(dòng)量子彈的動(dòng)量14smkg 102%01.0pp動(dòng)量的不確定范圍動(dòng)量的不確定范圍%01.01sm 200其動(dòng)量的不確定范圍為動(dòng)量的其動(dòng)量的不確定范圍為動(dòng)量的 (這在這在宏觀范圍是十分精確的宏觀范圍是十分精確的)，該子彈位置的該子彈位置的不確定量范圍為多大？不確定量范圍為多大？例例 1 質(zhì)量質(zhì)量10 g 的子彈，速率的子彈，速率 .第十五章第十五章 量子物理量子物理15-7 15-7 不確定關(guān)系不確定關(guān)系物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版8m 103.3m1021063.630434phx位置的不確定范圍位置的不確定范圍-1sm 200 例例2 一電子具有一電子具有 的速率，的速率，動(dòng)動(dòng)量的不確范圍為動(dòng)量的量的不確范圍為動(dòng)量的 0.01%(這也是足這也是足夠精確的了夠精確的了)，則該電子的位置不確定范圍，則該電子的位置不確定范圍有多大？有多大？14smkg102%01.0pp 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-7 15-7 不確定關(guān)系不確定關(guān)系物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版9128smkg108.1p解解 電子的動(dòng)量電子的動(dòng)量 131smkg 200109.1vmp132smkg108.1%01.0pp動(dòng)量的不確定范圍動(dòng)量的不確定范圍m107.3m108.11063.623234phx位置的不確定范圍位置的不確定范圍 第十五章第十五章 量子物理量子物理物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版10本章目錄本章目錄選擇進(jìn)入下一節(jié)：選擇進(jìn)入下一節(jié)：15-4 15-4 氫原子的玻爾理論氫原子的玻爾理論*15-5 15-5 弗蘭克弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)赫茲實(shí)驗(yàn)15-6 15-6 德布羅意波德布羅意波 實(shí)物粒子的二象性實(shí)物粒子的二象性15-7 15-7 不確定關(guān)系不確定關(guān)系 15-8 15-8 量子力學(xué)簡介量子力學(xué)簡介15-9 15-9 氫原子的量子理論簡介氫原子的量子理論簡介