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

8546. Западная философия 20 века, важнейшие школы, идеи, представители 31.99 KB
  Западная философия 20 века, важнейшие школы, идеи, представители. Русская философия - одна из важнейших составных частей как отечественной, так и мировой культуры. В ней воплотились творческие поиски русского народа, проявились своеобразные черты на...
8547. Предмет и функции философии 33.56 KB
  Предмет и функции философии Жизнь с ее сложной паутиной коллизий, наука и культура в целом (куда входят все науки, виды искусства, религия и, разу-меется, философия) с их гигантскими достижениями требуют от нас, и прежде всего от молодежи, совершенс...
8548. Теория познания Ф. Бекона 40.71 KB
  Теория познания Ф. Бекона Родоначальником эмпиризма является английский мыслитель Фрэнсис Бэкон (1561-1626 гг.). Он выдвинул доктрину естественной философии, опирающейся на опытное познание, и преследовал цель способствовать человечеству с помощью...
8549. Педагогика и психология высшей школы. Учебное пособие 920.03 KB
  В учебном пособии раскрываются актуальные проблемы высшего образования: тенденции развития высшего образования в России, его содержание, технологии обучения, методы формирования системного профессионального мышления, подготовка широкопрофильного специалиста XXI в. и воспитание его гармоничной, креативной и гуманной личности....
8550. Генезис сознания. Сознание и отражение 39.5 KB
  Генезис сознания. Сознание и отражение Проблема генезиса сознания получила разработку в рамках социокультурной стратегии его исследования, в частности, в диалектико-материалистической философии. Предпосылками становления сознания выступают: - э...
8551. Проблема бессознательного. Психоанализ как метод лечения 30 KB
  Проблема бессознательного. Психоанализ как метод лечения Проблематика бессознательного наиболее репрезентативно и комплексно рассматривается в философии в русле психоаналитической традиции. Представленная во фрейдовской теории развития личност...
8552. Проблема сознания и основные подходы к ее философскому анализу: субстанциональ-ный, функциональный, экзистенциально-феноменологический 37 KB
  Проблема сознания и основные подходы к ее философскому анализу: субстанциональный, функциональный, экзистенциально-феноменологический В истории философии сложилось несколько подхода к философскому анализу феномена сознания: субстанциональный, натура...
8553. Проблема социокультурной природы сознания. Сознание и язык. Сознание и коммуникация 52.5 KB
  Проблема социокультурной природы сознания. Сознание и язык. Сознание и коммуникация Природу и функционирование сознания невозможно понять вне исследования социокультурной его детерминированности. Классическая философия изначально исходила из возможн...
8554. Сознание и самосознание 35 KB
  Сознание и самосознание На основании определения сознания как формы отражения объективной действительности можно утверждать, что оно нацеленно на внешние предметы. Тело человека, его сознание, его познавательный процесс не входит непосредственно в к...