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

66263. Подорож по країні, якої немає на мапі (Свято Миколая : виховний захід для учнів 1-5кл.) 81.5 KB
  Шевчук тихо звучить повільна звучить мелодія Ведучий1: Світ дивовижний вас вітає Всіх тих хто вдумливо читає І тих хто любить мандрувати Та прагне більше пізнавати Кмітливих добрих та відважних А ще звичайно і уважних Звеселить він і причарує Окрилить тим що подарує Казок чудовий хоровод.
66264. Моя рідна школа 51 KB
  Мета. Дати першокласникам уявлення про школу, формувати в них інтерес до знань, прагнення їх здобувати; розвивати пам’ять, мислення, бажання працювати творчо; збагачувати словниковий запас; сприяти вихованню любові до школи, як до рідної домівки.
66265. Посвята в читачі 62.5 KB
  Мета: виховувати любов до книги, шанобливе ставлення до неї. Розвивати пізнавальний інтерес, навички виразного читання віршованих творів, зв’язне мовлення. Обладнання: плакат «Книжкове царство – мудре государство», куток «Книжкова лікарня», телевізор, відеозапис мультфільму, магнітофон, грам запис пісень.
66266. Театрализованный праздник для 1 класса «Надо в школе всем учиться!» 39.5 KB
  Здравствуйте дорогие ребята Сегодня у нас необычный день ваш первый школьный праздник Праздник это игры шутки музыка песни. Молодцы ребята А сказки вы любите Тогда отгадайте о ком эта загадка С букварём шагает в школу Деревянный мальчуган.
66267. Закріплення знань про вивчені звуки і букви. Читання тексту. Засвоєння правил поведінки в гостях 361.5 KB
  Хід уроку Організація класу Розумні мудрі та кмітливі Старанні дружні неліниві Відкритий урок проведемо Щоб показати гуртом Чого навчилися разом Повідомлення теми та мети уроку Слово вчителя: Сьогодні урок незвичайний бо до нас завітали гості. Повторення вивченого матеріалу...
66268. ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ 109.5 KB
  Маленький волшебник выглядывая из окошка зовет: Эй Мудрая Сова доброе утро Мудрая Сова появляется на дереве: Доброе утро. Маленький волшебник Маленький волшебник выходит из дома натягиваясь: Надо немного поразмяться.
66269. З історії створення шкільного етнографічного музею «Світлиця» 14.29 MB
  Себе шукаємо в історії щоб зрозуміти знати і знайти Девіз шкільного етнографічного клубу Витоки З історії створення шкільного етнографічного музею Світлиця Сьогоднішнє і давнє без вузла І час наспів цей вузол завязати Аби полуда з пращура сповзла І вийшов родовід з курної хати.
66270. Україна - наш спільний дім 49.5 KB
  Ознайомити учнів із основними державотворчими подіями становлення незалежної України основними засадами демократичного та суспільного ладу її досягнень за останні роки; закріпити знання про державну символіку Герб Прапор Гімн Основний Закон України Конституцію про такі поняття...
66271. УКРАЇНА У НАС ОДНА 40 KB
  Знаю, що на урочистих лінійках з нагоди свята Першого дзвоника інколи потрібні невеличкі сценки, щоб зацікавити дітей та їхніх батьків, щоб прикрасити й урізноманітнити свято. Так, як цей рік ювілейний для нашої держави, пропоную сценку...