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课件网) 第五节 不确定关系 高二—粤教版—物理—选择性必修第三册第四章 例如，一小球从空中静止释放，经t s 后我们可以精确地计算出小球到达的位置及速度（或动量P=mv）。 在经典物理学中，可以同时用质点的位置和动量精确地描述物体的运动，不但如此，如果知道了质点的加速度，还可以预言质点在以后任意时刻的位置和速度（或动量P=mv），从而描述它的运动轨迹。 在微观世界中， 如果我们已知一物体的初始位置和初始速度，也可以同时准确确定以后任意时刻的位置和速度（或动量P=mv）吗？ 激光束 像屏 当光通过细缝后，若光子是经典粒子，在屏上的落点应在缝的投影之内, 当细缝不断缩小后，光子在屏上的落点还在缝的投影之内吗？ 实验中我们看到细缝在缩小的过程中，光斑由一个点变成了明暗相间的条纹，且条纹宽度随细缝间距的缩小而变得更宽。 答案：微观粒子的运动并不遵守牛顿运动定律！！ 问题：从光的单缝衍射实验结果中我们能得出什么结论？ 挡板细缝间距缩小后 问题：微观世界中的光子究竟遵循什么规律呢？ 接着我们以光的单缝衍射实验继续进行分析 入射粒子 x y O a 细缝处位置不确定范围取决于缝宽 a = Δx。 问题：一个光子通过狭缝的瞬间，它是从挡板左侧哪个准确位置进入细缝呢？也就是说，光子通过狭缝的瞬间，其坐标x为多少 答案：完全不确定。 不确定范围有多大 坐标X位置不确定范围是Δx ，可用缝宽a来表示。 （Δx ） 入射粒子 x y O a （Δx ） 若减小缝宽，光子进入细缝位置的不确定范围（Δx ）越小，即光子进入细缝的位置就越精确。 x 入射粒子 y O a 若减小缝宽，光子进入细缝位置的不确定范围（Δx ）越小，即光子进入细缝的位置就越精确。 x 入射粒子 y O a θ Δp = mΔv 大部分粒子通过狭缝后打在狭缝投影之外的位置，说明在缝后x方向有动量p 。 亮纹宽度越大，说明在缝后x方向动量越不确定， 动量不确定范围Δp可以用亮纹宽度来表示。 p x方向的动量会随缝宽变化而变化，也是不确定的。 接着我们再来寻找坐标X位置不确定范围Δx与动量不确定范围 Δp的关系。 入射粒子 x y O a Δpx （Δx ） x 入射粒子 y O a θ 结论1：微观粒子的坐标测得越准确 ( x 0 ) ， 动量就越不确定 ( p ) 。 若减小缝宽，位置的不确定量( x )减小，但中央亮纹变宽，所以 x 方向动量的不确定量( Δp )变大。 Δpx （Δx ） 入射粒子 x y O a Δpx 结论2：微观粒子的动量测得越准确 ( p 0 ) ， 坐标就越不确定 ( x ) 。 （Δx ） 若增加缝宽，位置的不确定量( x )增加，但中央亮纹变窄，即在 x 方向动量的不确定量( Δp )变小,当 x 增加到一定量时，衍射条纹消失，在 x 方向没有光子偏移，即 p 0 。 入射粒子 x y O a θ 结论： 微观粒子的位置测得越准确，动量就越不准确。动量测得越准确，位置就越不准确。 x 入射粒子 y O a θ 结论： 微观粒子的位置测得越准确，动量就越不准确。动量测得越准确，位置就越不准确。 海森伯不确定关系 1927 年海森伯提出：不确定性关系 ΔX表示粒子位置的不确定量 ΔP表示粒子在X方向上的动量的不确定量 h 是普朗克常量 海森伯 德国著名的现代物理学家， 量子力学的主要创始人。 1924年进入哥廷根大学深造， 先后拜师于玻尔和玻恩门下。 1932年诺贝尔物理学奖获得者。 他的《量子论的物理学基础》是量子力学领域的一部经典著作。 海森伯 例题：设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量。 答案：1.06×10－30 m/s 1. 物理意义： 2. 微观本质： 是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。 不确定关系式表明：微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量。 微观粒子的 ... ...
