2524

Соотношение неопределенностей для фотонов

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: исследовать дифракцию света на узкой щели, объяснить дифракционную картину с волновой точки зрения и с помощью соотношения неопределенностей.

Русский

2013-01-06

186.65 KB

13 чел.

Белорусский Государственный Университет

Факультет Радиофизики и Электроники

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я   Р А Б О Т А   №  6

Соотношение неопределенностей для фотонов

Выполнила студентка

3 курса 8 группы

Максимова П.Д.

МИНСК 2009

Цель работы: исследовать дифракцию света на узкой щели; объяснить дифракционную картину с волновой точки зрения и с помощью соотношения неопределенностей.

ТЕОРИЯ  МЕТОДА

Соотношения называются соотношениями неопределенностей (приведенный анализ не следует рассматривать как строгий вывод, а лишь как некоторые физические соображения, приводящие к соотношению неопределенностей с точностью до порядка величин) для координаты и импульса и могут быть сформулированы следующим образом:

Импульс и координату частицы можно одновременно (в процессе одного измерения) определить лишь с погрешностями (неопределённостями) p и x такими, что их произведение оказывается величиной порядка h.

Пусть на щель шириной y падает поток частиц  и известно, что они движутся строго в направлении x , т.е. p = px,   py = 0. В этом случае неопределенность y – компоненты импульса ∆py = 0 и, согласно , неопределенность координаты y = ∞. Действительно, в области пространства до щели нет никакого прибора, регистрирующего координаты частиц, и их положение оказывается совершенно неопределённым.

Очевидно, что за щель проникнут только те частицы, которые движутся в пределах y, т.е. щель в данном случае является измерительным прибором, позволяющим определить координату частиц с конечной погрешностью (неопределенностью) y.

Однако, такая локализация частицы должна привести, согласно , к появлению конечной неопределенности соответствующей компоненты импульса, достигающей величины:

.   Из геометрических соображений следует, что.                                        

Сравнивая (9) и (10) с учетом (I. б), получим:  .

а)

б)

  ∆py = 0, ∆py ~ , Δy = ∞.

Таким образом, из соотношения неопределённостей следует, что сам факт наличия щели (измерительного прибора) приводит к отклонению траекторий частиц в пределах, которые интерпретируются волновой теорией как ширина первого дифракционного максимума.

Ход работы

м

0

0,03

0,05

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,17

0,19

0,21

0,23

0,25

Dм

57

31

20

15

11,5

5,5

3

2,2

1,6

1,3

1,1

0,9

0

10

20

30

40

50

60

0,03

0,05

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,17

0,19

0,21

0,23

0,25

Ряд1

Проведём вычисления:

;      l = 0,75 м          ;

1,14

1,03

0,93

0,9

0,84

0,47

0,3

0,25

0,20

0,18

0,17

0,15

 .

Вывод:  В области пространства до щели нет никакого прибора, регистрирующего координаты частиц, и их положение оказывается совершенно неопределённым. Очевидно, что за щель проникнут только те частицы, которые движутся в пределах y, т.е. щель в данном случае является измерительным прибором, позволяющим определить координату частиц с конечной погрешностью (неопределенностью) y. Сам факт наличия щели (измерительного прибора) приводит к отклонению траекторий частиц в пределах, которые интерпретируются волновой теорией как ширина первого дифракционного максимума.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6700. Биологические основы паразитизма и трансмиссивных заболеваний 25.98 KB
  Биологические основы паразитизма и трансмиссивных заболеваний. Характеристика паразитизма. Взаимодействие паразитов и хозяина. Трансмиссивные и природно-очаговые заболевания. Живые организмы находятся в биотическом окружении, поэто...
6701. Медицинская протозоология. Характерные признаки простейших и их представители 25.22 KB
  Медицинская протозоология. Характерные признаки простейших. Представители. Один из разделов медицинской паразитологии - медицинская протозоология. Она изучает паразитических простейших, вопросы патогенеза, терапии заболеваний, диагн...
6702. Гельминтология. Характерные признаки типа Плоские черви - Plathelmintes 26.13 KB
  Гельминтология. Введение в гельминтологию. Характерные признаки типа Плоские черви - Plathelmintes. Класс Сосальщики - Trematoda. Класс Ленточные черви - Cestoda. Характеристика типа Круглые черви Гельминтология...
6703. Членистоногие (Arthopoda). Класс паукообразные 26.06 KB
  Тип Членистоногие (Arthopoda) Общая характеристика. Класс паукообразные. Членистоногие - самый многочисленный тип. Характерные признаки: двусторонняя симметрия трехслойная организация гетерономная метамерия...
6704. Членистоногие. Тип Членистоногие. Подтип Трахейнодышащие. Класс Насекомые 25.32 KB
  Тип Членистоногие. Подтип Трахейнодышащие. Класс Насекомые. Насекомые произошли от 1 из групп многоножек перешедших к жизни на земле. Организация усложнялась, появлялись приспособления к наземному образу жизни. Насекомых очень много и они распростра...
6705. Человек и биосфера. Человечество как активный элемент биосферы. Ноосфера 29.05 KB
  Человек и биосфера. Биосфера как историческая система. Современные концепции. Организация биосферы - живое вещество, количественная и качественная характеристика биосферы. Эволюция биосферы. Человечество как активный эл...
6706. Биологические ритмы и их закономерности. Хронобиология 26.93 KB
  Биологические ритмы и их закономерности. Хронобиология. С понятием ритм связана организация живой материи. Ритмос - соразмерность. 1751- часы цветов Карла Линнея. В настоящее время все ученые знают, что одно из фундаментальных свойств организмов...
6707. Экология как наука. Введение в экологию человека 30.25 KB
  Экология как наука. Введение в экологию человека. Определение и строение экологии. Среда как экологическое понятие. Факторы среды. Особенности экологии человека. Охрана природы. Рациональное природопользование. Основные...
6708. Система оценки рифм. Качество рифмы и словоблудие 18.82 KB
  Система оценки рифм Из истории развития рифмы Рифмой, как мы ранее определили, является созвучие в некоторой заранее определённой позиции, как правило, в конце строк. Однако не всегда она была такой выраженной, как сейчас. До того, как в Россию приш...