Принцип неопределенности
Наличие некоторой погрешности при проведении измерений в рамках любого эксперимента!
Классическая механика: предположение об отсутствии ограничений для усовершенствования аппаратуры и проведения
экспериментальных измерений с неограниченно малой
неопределенностью. Квантовая теория:
существование принципиальных ограничений для проведения одновременных измерений положения частицы и ее импульса с неограниченно малой погрешностью.
11
Немецкий физик Вернер Гейзенберг (1901-1976)
Принцип неопределенности
Принцип неопределенности Гейзенберга (1927
г.):
если измерение положения частицы сделано с неопределенностью x и одновременно измерена
х - компонента его импульса с неопределенностью px,
то произведение этих неопределенностей
никогда не может быть меньше, чем ħ/2:
x px 2
(Нобелевская премия по физике, 1932).
12
Принцип неопределенности
Невозможность физически одновременно измерить точное положение и точный импульс частицы.
Причина возникновения неопределенностей - квантовая природа материи.
13
Принцип неопределенности
Предположение 1: длина волны частицы известна точно.
|
h |
импульс |
p |
h |
также известен точно. |
|
|
|
|||||
p |
||||||
|
|
|
|
Результат - существование в пространстве волны с определенной и единственной частотой.
Отсутствие в волне какого-либо определенного места, которое можно бы было идентифицировать в качестве частицы – все точки волны одинаковы.
Существование бесконечно большой неопределенности в положении частицы
– о ее положении ничего неизвестно.
14
Принцип неопределенности
Предположение 2: импульс частицы неизвестен, (известен диапазон возможных значений импульса).
h
Соотношение де Бройля p 
частице соответствует набор длин волн.
Возможность представить частицу с помощью определенной комбинации длин волн.
Соответствие этой комбинации волнового пакета
Нахождение частицы где-то в пределах пакета.
Потеря некоторой информации об импульсе частицы, получение информацию о ее положении.
15
Принцип неопределенности
Другой вид представления принципа неопределенности:
t
t вместо x
Подобие предположений сделанным ранее, но о длине волны (частоте) и положении волны в определенный промежуток времени.
Соответствующие переменные - частота f и время t.
|
E |
|
|
|
x px ct |
|
|
E t |
2 |
|
||||
|
c |
|
||
Следствие: возможность нарушения закона сохранения энергии на величину E в течение короткого промежутка времени t согласно уравнению
E t
2
16
Принцип неопределенности справедлив независимо от процесса измерения и следует
из квантовых свойств материи !!!
17
Квантовая механика
18
Основные положения квантовой механики
Квантовая механика – чрезвычайно успешная теория, объясняющая поведение микроскопических частиц.
Квантовая механика - возможность интерпретировать множество явлений с участием атомов, молекул, ядер и твердых тел.
19
Основные положения квантовой механики
Квантовая механика – использование волновой или корпускулярной концепций поведения
как вещества, так и э-м излучения в зависимости от анализируемого явления.
Квантовая механика – использование еще одного концептуального понятия –
понятия вероятности для понимания законов квантовой физики и взаимосвязи
между частицами и волнами.
20