教科版选修3-5《第四章 波粒二象性 5. 不确定关系》优秀教学课件

教科版选修3-5《第四章 波粒二象性 5. 不确定关系》优秀教学课件

１、光的单缝衍射

激光束

像屏

若光子是经典粒子,在屏上的落点应在缝的投影之内

由于衍射,落点会超出单缝投影的范围,其它粒子也一样,说明微观粒子的运动已经不遵守牛顿运动定律,不能同时用粒子的位置和动量来描述粒子的运动了

入射粒子

屏上各点的亮度实际上反映了粒子到达该点的概率

1、在挡板左侧位置完全不确定

2、在缝处位置不确定范围是缝宽a=Δx

3、在缝后Ｘ方向有动量，也是不确定的,Δpx

若减小缝宽：位置的不确定范围减小，但中央亮纹变宽，所以Ｘ方向动量的不确定量变大

2、海森伯不确定关系

1927年海森伯提出：粒子在某方向上的坐标不确定量与该方向上的动量不确定量的乘积必不小于普朗克常数。

海森伯不确定关系告诉我们：微观粒子坐标和动量不能同时确定。粒子位置若是测得极为准确，我们将无法知道它将要朝什么方向运动；若是动量测得极为准确，我们就不可能确切地测准此时此刻粒子究竟处于什么位置。

不确定关系是物质的波粒二象性引起的。

对于微观粒子，我们不能用经典的来描述。

海森伯不确定关系对于宏观物体没有施加有效的限制。

例1：若电子与质量 m = 0.01 Kg 的子弹，都以 200 m/s 的速度沿 x 方向运动，速率测量相对误差在 0.01% 内。求在测量二者速率的同时测量位置所能达到的最小不确定度 Dx 。

解：（1）电子位置的不确定度

电子动量不确定度

（2）子弹位置的不确定度

子弹动量不确定度

子弹

很小，仪器测不出，

用经典坐标、动量完全能精确描写。对微观粒子不能用经典力学来描写。