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

84967. Техніка безпеки при роботі з комп’ютером 94.4 KB
  Техніка безпеки при роботі з комп’ютером Мета. Навчити учнів поводитися в комп’ютерному класі дотримуючись усіх правил техніки безпеки ТБ. Виховувати культуру поведінки в комп’ютерному класі толерантність при роботі в парах культуру мовлення і бережливе ставлення до держмайна. Хто знає в який клас ми прийшли Чи доводилось тобі працювати з комп’ютером А чи знаєш ти що таке комп’ютер Робота з тлумачним словником.
84968. Обговорення можливостей і демонстрація режимів комп’ютера. Гра “Стрільці по яблуках” 131.78 KB
  Дати уявлення про використання комп’ютера в побутовій сфері. Познайомити з маніпулятором “миша”, вчити дітей керувати подіями за допомогою миші. Розвивати логічне мислення, збагачувати мовлення учнів словами: “миша”, “стрілка-вказівник”, “килимок”. Розвивати загальний кругозір учнів, дрібну моторику руки...
84969. Застосування комп’ютера у різних сферах діяльності 59.72 KB
  Ознайомити учнів з можливостями застосування комп’ютера у різних сферах діяльності. Повторити правила техніки безпеки. Закріплювати уміння працювати з клавіатурою, використовуючи клавіші “Space” (пропуск)...
84970. Складові частини комп’ютера. Призначення окремих блоків комп’ютера (клавіатура, миша, монітор, системний блок, принтер). Програма “Лісова галявина” 166.5 KB
  Ознайомлення учнів з складовими частинами комп’ютера. Відпрацювання практичних навичок роботи на комп’ютері. Формування навичок роботи з мишею, зокрема знайомство з операцією “перетягни й кинь”. Розвиток просторової уяви, пам’яті, логічного мислення, спостережливості. Виховання культури навчальної праці при роботі з комп’ютером.
84971. Істинні та хибні висловлювання. Приклади логічних умов у повсякденному житті. Програма “Мильні бульки” 162.15 KB
  Розкриття змісту поняття “істинні та хибні висловлювання”, розрізнення їх; Ознайомлення з прийомом роботи з мишею – подвійним щигликом; Розвиток логічного мислення учнів, уваги, пам’яті. Закріплення правил поводження у комп’ютерному класі.
84972. Розвиток логічного мислення і математичних здібностей. “Розбірні малюнки” 118.93 KB
  Формування умінь роботи з комп’ютером, користування мишею. Розвиток уваги, логічного мислення, просторової уяви, пам’яті. Виховання цікавості до інформатики, інформаційної культури.
84973. Короткі історичні відомості про старовинні обчислювальні прилади. Програма “Космодром” 203.18 KB
  Як потрібно заходити до комп’ютерного класу Поведінка дітей в комп’ютерному класі. Коли можна розпочинати роботу за комп’ютером На якій відстані повинні сидіти діти за комп’ютером Що потрібно робити по закінченню роботи в комп’ютерному класі ІІІ. Які дії можна виконувати за допомогою комп’ютерної миші ІV.
84974. Знайомство з обчислювальними приладами і прототипами ЕОМ. Програма “Слово в лабіринті” 93.92 KB
  Ознайомлення учнів з обчислювальними приладами і прототипами ЕОМ. Розвиток пізнавальних інтересів учнів, логічного мислення, просторової уяви. Виховання толерантності при роботі парами, культуру користування ЕОМ.
84975. З історії створення ЕОМ. Програма “Кубики із складами” 149.5 KB
  Розширення знань дітей про історію створення ЕОМ; Ознайомлення з програмою “Кубики із складами”; Відпрацювання навиків роботи з маніпулятором – мишею, зокрема перетягування об’єктів, використовуючи ліву кнопку “миші” (не відпускаючи її); Розвиток логічного мислення, мовлення, пам’яті, уваги...