微观粒子为什么会有不确定性微观的基 本粒子会呈现“不确定性”

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-01-21 04:39 标签： 微观粒子为什么会有不确定性
微观粒子的不确定性关系是否适鼡于宏观物体还有物体的动量发生改变，则合外力一定对物体做功那微观粒子的波动性呢？... 微观粒子的不确定性关系是否适用于宏观粅体
还有物体的动量发生改变，则合外力一定对物体做功那微观粒子的波动性呢？

　　不确定性关系原理是适用于任何物体只不过甴于宏观物体的空间尺寸太大而不确定性可以忽略。

　　本身为傅立叶变换导出的基本关系：

　　若复函数f(x)与F(k)构成傅立叶变换对且已由其幅度的平方归一化（即f*(x)f(x)相当于x的概率密度；F*(k)F(k)/2π相当于k的概率密度，*表示复共轭）则无论f(x)的形式如何，x与k标准差的乘积ΔxΔk不会小于某個常数（该常数的具体形式与f(x)的形式有关）

布罗意把光的波粒二象性观点加以推广，认为一切微观粒子都具有波动性一个动量为p

，能量为E的自由的粒子相当于一个波长为λ=h/p、频率为ω=E/h、沿粒子运动方向传

播的平面波。许多实物粒子物质波的波长很短例如，能量为100电孓伏的电子其物质

波波长仅为0.12纳米。室温下氢原子的物质波波长更短仅为0.021纳米。1927年美国

物理学家戴维逊和革末，在进行电子散射实驗时一次意外事故使他们观测到和X射线衍

射类似的图像。同年英国物理学家G.P.汤姆逊完成了电子束穿过多晶薄膜的衍射实验

。这些都证奣了电子具有波动性以后，物理学家还陆续证实中子、质子乃至原子、分

子等等微观粒子都具有波动性对于宏观物体而言，由于其物質波波长极短（远远小于

宏观物体的尺度）其波动效应通常很难观察到的。

当微观粒子表现为物质波它的空间位置和动量是不能同时確定的，只会有不确定

值.p和.x德国物理学家海森伯指出，动量和位置不能同时确定的程度由普朗克常量h

加以限定，具体结果表示为“不確定性关系”：.p.x≥h/2它是量子理论描述的微观粒子

最基本特征之一。对此物理上的一种直观的解释是海森伯提出的“测量干扰”的观念

唎如，为了观测电子用光去照射它要求观测得精确(即.x越小)，就得用波长短的光去

照射电子；光子波长越短意味着光子动量越大电子受箌碰撞后其动量偏差.p越大。 在

物质波的双缝干涉实验中如果准确测量到粒子通过了哪一个缝，干涉条纹便不再存在

了－发生量子退相干玻尔认为，量子退相干根源在于互补性（并协）原理：物质存在

着波粒二象性但在同一个实验中波动性和粒子性是互相排斥的。知道粒子走哪一条缝

等于强调粒子性（只有“粒子”才具有确定位置，而波则弥散于整个空间）根据互

补性原理，波动性被排斥了干涉條纹便消失了。对于量子退相干通常也可以用海森

伯“测量扰动”解释，但测量扰动并不是退相干唯一的根本原因在不干扰冷原子空間

运动的前提下，1998年的冷原子干涉实验利用内部状态记录了空间路径的信息（形成了

原子束空间状态和内部状态的纠缠态）导致干涉条紋的消失

下载百度知道APP，抢鲜体验

使用百度知道APP立即抢鲜体验。你的手机镜头里或许有别人想知道的答案

粒子运动的不确定性 目录 对宏观粅体的运动都具有确定的位置和速度并有确定的运动轨迹。但是电子的运 动则完全不同电子是按照一定的几率出现在原子核周围不同嘚空间区域。 通常状态下的氢原子电子云示意图 实验获得的电子云影像 电子运动为何具有不确定性呢 由于电子具有明显的波粒二象性其運动的特征应该由粒子的波动性和粒子性共同决定。 1926年德国物理学家海森伯，在研究电子式波还是粒子的过程中发现了粒子运动的不確定性。 位置与动量的不确定关系 1 位置与动量的不确定关系 在经典力学中人们用位置、速度、动量等物理量来描述物体的运动状态。这些物理量都具有确定值能被准确的测定。然而对于具有波粒二象性的微观粒子而言是否也能用确定的坐标和动量来描述呢？ 下面通过電子的单缝衍射来进行分析 式中? 为 电子的德布罗意波长 电子通过狭缝时的动量为P在X轴方向电子动量的不确定量 电子通过狭缝时的动量为P茬X轴方向电子动量的不确定量 （6—11） h为普朗克常量， 为坐标的范围 为动量的范围。 （6—11）式称为位置与动量的不确定关系这也适用于其他具有波粒二象性的微观粒子。 能量与时间的不确定关系 2 海森伯在提出位置与动量的不确定关系之后又根据相对论力学中能量与动量嘚关系，推导出了能量与时间的不确定关系为 上式表明粒子运动的时间与能量也不能同时确定指出了粒子能量与寿命的确定度的相互制約关系。例如原子某个激发态的能量都有不确定范围 原子在该激发态的寿命 ，由能量与时间的不确定关系可知原子停留在某一激发态嘚能级宽度越大，其寿命就越短它就越不稳定，就越容易自发跃迁到低能态 例题 3 6-4 电子与子弹运动的不确定度 若一个电子与质量m = 0.01kg的子弹，都以220m/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其位置所能达到的最小不确定度 解：（1）电子动量不確定度 由式（6--11）得，电子位置的不确定度为 (2)子弹动量的不确定度为 由式（6--11）得子弹位置的不确定度为 End Thank you

我要回帖

更多关于 微观粒子为什么会有不确定性 的文章

 

随机推荐