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

53932. ГЕОГРАФІЧНИЙ КВК СЕРЕД 6-Х КЛАСІВ «ЄВРО-2012» 113.5 KB
  Присутні: учні 6х класів команди класів класні керівники члени журі Обладнання: настінна політична карта Європи переносна дошка прапори європейських державучасниць фінальної стадії чемпіонату таблиці розклади матчів символи чемпіонату Мета: розширення асоціативного навчального поля при вивченні учнями географії навчання дітей формулювати висловлювати аргументувати свої думки вмінню спілкуватися працювати в команді виховання інтересу до географії з допомогою викликання емоційного піднесення розвиток творчості і фантазії дітей...
53933. Дитячий світ – країна мрій 41 KB
  Птахи зібралися у великі зграї але не можуть відлетіти в теплі краї поки їх не покличуть лагідно. Гра Поклич лагідно пташку Ластівка ластівочка зозуля зозулька журавель журавлик шпак шпачок чапля чапелька соловей соловейко лелека лелеченька жайворонок – жайвороночок б. Гра Зайвий гриб Опеньок білий гриб мухомор лисички. Гра...
53934. КВК з математики 2 клас 49 KB
  Мета. У цікавій формі закріпити одержані знання з математики; розвивати мислення, память,вміння спілкуватись. Виховувати почуття дружби, інтерес до математики.
53935. Люби, вивчай українські пісні 30 KB
  Мета: узагальнити, перевірити та оцінити набуті знання учнів, розвивати аналітичні,логічні та творчі здібності, виховувати любов до пісні та рідного краю.
53937. Урок КВН по теме: «Многочлены» 76.5 KB
  Цель: Развить интерес к более глубокому изучению темы. В течение урока настойчиво приглашать учащихся к обмену мнениями, к критике ошибочных утверждений, к защите полученных выводов и рациональному поиску истины.
53938. Финансовое планирование. Виды планов. Содержание и последовательность разработки 28.5 KB
  Гавриловы Граня Нина Витя смотрят телевизор. Нина плачет сидя у стола. Вместе с ним кидается заплаканная Нина в дверях удерживает Витю спрашивает: Кто там Женский голос. Нина накидывает цепочку открывает дверь долго смотрит затем впускает соседку Анну Степановну.
53939. Человек и ситуация. Уроки социальной психологии 2.54 MB
  Уроки и вызовы социальной психологии Слабость индивидуальных различий Власть ситуаций Тонкости ситуаций Предсказуемость человеческого поведения Противоречие между уроками социальной психологии и опытом повседневной жизни Три кита социальной психологии...
53940. Зорова сенсорна система. Будова ока. Виявлення сліпої плями на сітківці ока 93 KB
  Ознайомити учнів із особливостями будови зорової сенсорної системи; особливу увагу звернути на будову ока; розкрити значення акомодації як однієї із головних функцій.Будова ока оболонки.