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

31594. ПАТОФІЗІОЛОГІЯ СИСТЕМИ КРОВІ 82 KB
  Численні форми патології і реактивні зміни в системі крові умовно можна обєднати у 5ть груп. Типові форми патології і реактивних змін загального обєму співвідношення плазми і формених елементів крові. Типові форми патології зсідаючої та протизсідаючої систем крові порушення гемостазу.
31595. ПАТОФІЗІОЛОГІЯ ТРАВЛЕННЯ 85.5 KB
  Класифікація недостатності травлення: За масштабами порушення: а загальна тотальна порушення засвоєння всіх видів поживних речовин і б селективна парціальна порушення засвоєння окремих класів поживних речовин. інфекційного походження вплив бактерій бактеріальних токсинів вірусів найпростіших гельмінтів обумовлену дією фізичних факторів травми гостра променева хвороба повязану із дією хімічних агентів отруєння неорганічними і органічними речовинами дисрегуляційну різні види порушення нервової і гуморальної...
31596. ПОРУШЕННЯ БІЛКОВОГО та ВУГЛЕВОДНОГО ОБМІНІВ 80.5 KB
  Порушення білкового обміну проявляється розвитком білкової недостатності яка може обумовлюватися: 1 Аліментарними причинами. 2 Порушенням біосинтезу білка. 3 Порушенням проміжного обміну амінокислот.
31597. ПОРУШЕННЯ ВИЩОЇ НЕРВОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ 85.5 KB
  Порушення відчуттів і сприйняття подразнень із зовнішнього середовища. Порушення зорової сенсорної системи зона кори навколо шпорної борозни sulcus clcrinus. Ушкодження зорового аналізатора письмової мови ІІ сигнальна система gyrus ngulris lobulus prietlis inferior супроводжується виникненням алексії порушення здатності читати та розуміти написане.
31598. ПОРУШЕННЯ ГЕМОСТАЗУ. Тромбоцитопенії 83 KB
  2 Тромбоцитопенії повязані із посиленим руйнуванням тромбоцитів: а імунне ушкодження обумовлене антитромбоцитарними антитілами на власні компоненти кровяних пластинок чи на лікарські препарати адсорбовані на тромбоцитах розвиток ідіопатичної тромбоцитопеничної пурпури хвороби Верльгофа; б гіперспленізм гіперфункція селезінки що супроводжується підвищенням фагоцитарної активності фіксованих макрофагів які фагоцитують усі формені елементи крові у тому числі і тромбоцити; в механічне ушкодження тромбоцитів часто виникає при...
31599. ПОРУШЕННЯ ГЕМОСТАЗУ. Система гемостазу 76.5 KB
  За нормальних умов кров перебуває в рідкому агрегатному стані що забезпечується системою РАСК умовна назва від перших літер слів: рідкий агрегатний стан крові яка обумовлюється: 1 Впливом простацикліну який синтезується ендотеліоцитами із арахідонової кислоти під дією циклоксигенази ЦОГ і простациклінсинтетази ПЦС попереджує адгезію тромбоцитів до судинної стінки має виражений антиагрегантний вплив. 2 Впливом оксиду азоту NO який синтезується ендотеліоцитами із Lаргініну під впливом NOсинтетази дифундує у м‘язову оболонку...
31600. ПОРУШЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБМІНУ. ГОЛОДУВАННЯ 71.5 KB
  Енергетичний обмін – це складний біохімічний процес обміну речовин, в якому задіяний каскад біохімічних реакцій, в результаті яких енергія, закладена в структурі вуглеводів, білків, жирів, які надходять в організм, акумулюється в макроергічних зв‘язках особливих хімічних сполук, зокрема, АТФ.