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

10 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

4367. Скриптовой язык программирования JavaScript 43.5 KB
  Скриптовой язык программирования JavaScript Способы функционального применения скриптов 1) гипертекстовая ссылка (схема URL) 2) обработчик события (handler) 3) вставка (элемент SCRIPT). Гипертекстовая ссылка. Применяется в следующих элементах: А...
4368. SSI (Server Side Include) - Включения на стороне сервера 39.5 KB
  SSI (Server Side Include) - Включения на стороне сервера - набор команд, позволяющий включить в страницу информацию, недоступную средствами HTML. Веб-сервер обрабатывает HTML-документ cSSI-директивами, выполняет их, результат возвращает клиент...
4369. Создание статических сайтов с помощью PHP 74.5 KB
  Создание статических сайтов с помощью PHP Статические сайты представляют собой совокупность HTML страниц, связанных между собой ссылками. Страницы заранее создаются разработчиками, помещаются на сервер и выдаются клиентам в ответ на запрос. В отличи...
4370. PHP циклы и функции пользователя 93 KB
  PHP Циклы В РНР реализованы два типа циклов: while и for. Цикл while бывает двух типов Проверяющий условие перед проходом цикла while (условие) блок операторов Проверяющий условие после прохода цикла do блок операторов while ус...
4371. Создание динамических сайтов средствами PHP и MySQL 80.5 KB
  PHP и MySQL. Основным достоинством динамических сайтов, по сравнению со статическими, является возможность отделения данных от кода, отвечающего за их визуальное представление. Благодаря такому подходу, можно создавать сайты, формирующие страницы в...
4372. Программирование на языках высокого уровня, лабораторный практикум 305.5 KB
  Программирование на языках высокого уровня, включающей алгоритмизацию задач и изучение подмножества языка Си в средах программирования Borland C++ и Microsoft Visual C++, а также в приобретении практических навыков работы с персональным компьютером.
4373. Управление памятью на уровне пользователя 129.5 KB
  Управление памятью на уровне пользователя На этапе постановки задачи программист должен решить, какую программу он должен создать, что и какими данными она должна оперировать. То есть возникает вопрос о количественной оценке используемых данных. Есл...
4374. Знакомство со средой разработки Borland C++3.1. Создание и отладка простых консольных приложений на языке Си. 42.51 KB
  Знакомство со средой разработки BorlandC++ Создание и отладка простых консольных приложений на языке Си. Напишите программу, запрашивающую у пользователя фамилию, имя и отчества(например: Whatisyourname?, или ...
4375. Введение в программирование на языке Си 33.45 KB
  Введение Добро пожаловать в мир языка программирования Си, который за время своего существования – порядка 40 лет – уже успел стать классическим, однако его актуальность несомненна и по сей день. Язык Си популярен как среди профессионалов...