海森伯不确定关系

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1、第七节,海森伯不确定关系,海森伯（W.K.Heisenberg，1901-1976）德国理论物理学家。他在1925年为量子力学的创立作出了最早的贡献，于26岁时提出的不确定关系和物质波的概率解释，奠定了量子力学的基础。为此，他于1932年获诺贝尔物理学奖。,7.海森伯不确定关系,经典力学中，物体位置、动量确定后，物体以后的运动位置就可确定。但微观粒子，具有显著的波动性，不能同时确定坐标和动量。实物粒子波粒二象性包含更深层的物理含义。,一、电子单缝衍射,播放动画,7.海森伯不确定关系 / 一、电子单缝衍射,入射电子在 x 方向无动量，不确定范围为 a=Dx，,电子通过单缝后，坐标不能确定，具有

2、x方向动量 DPx，,使大部分电子落在两个一级暗纹之间，动量在 x 方向不确定度为DPx 。,由,暗纹,7.海森伯不确定关系 / 一、电子单缝衍射,时,为位置不确定范围，或不确定度。,动量不确定度,7.海森伯不确定关系 / 一、电子单缝衍射,二、海森伯不确定关系,1927年海森伯提出：对于微观粒子不能同时用确定的位置和确定的动量来描述。,动量的不确定度,位置的不确定度,7.海森伯不确定关系 / 二、海森伯不确定关系,如果考虑衍射图样的次级条纹,由于微观粒子的波动性，位置与动量不能同时有精确值。,Dx越小（位置越精确），衍射现象越显著， DPx 越大，动量不确定度越大。,在同一时刻,1.海森伯不

3、确定关系,不确定关系是物质的波粒二象性引起的。,7.海森伯不确定关系 / 二、海森伯不确定关系,例：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,7.海森伯不确定关系 / 二、海森伯不确定关系,（2）子弹位置的不确定度,子弹动量不确定度,7.海森伯不确定关系 / 二、海森伯不确定关系,原子直径10-10m，电子,是原子大小的几亿倍。电子用轨道描写毫无道理。,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。,7.海森伯不确定关系 / 二、海森伯不确定关系,2.能量不确定关系,1974年，美籍华人丁肇中与另一组科学家，在美国布鲁克海文国家实验室和斯坦福大学高能加速器上做实验，发现新粒子。静质量很大，在很短时间内很快衰变为更小的粒子，用能量不确定关系确定寿命，能量不确定度为 0.063MeV。,3. J粒子的发现,7.海森伯不确定关系 / 二、海森伯不确定关系,丁肇中获1976年诺贝尔物理学奖。,7.海森伯不确定关系 / 二、海森伯不确定关系,设计制作,干耀国,山东科技大学济南校区,7.海森伯不确定关系,