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

846. Сортировочные станции Брянск-Льговской Московской железной дороги 128 KB
  Характеристика сортировочной станции Брянск-Льговской Московской железной дороги. Оперативное управление и планирование работы станции. Автоматизированная система организации управления перевозок. Сообщения об операциях с поездами, локомотивами и бригадами, получаемые в АСОУП.
847. Общая история 196.5 KB
  Достоверное воспроизведение исторического процесса. Противоречие между прогрессивными производительными силами и консервативным производственными отношениями. Широкое распространение отношений частной собственности. Разложение первобытно-общинного строя и возникновение государства.
848. Программирование математических задач с использованием классов и методов языка C# 960.5 KB
  Реализовать перевод чисел между десятичной, двоичной и восьмеричной системами счисления. Результаты машинного тестирования программы. Описание вычислительных методов. Ручной подсчёт отладочного варианта.
849. Билеты по обществознанию 9 класс 404.5 KB
  Государство, его основные признаки. Формы правления. Исходная форма активности индивида. Особенности межличностных отношений. Социальные группы и общности. Участие граждан в политической жизни. Всеобщая декларация прав человека.
850. Електричні машини. Збірник домашніх завдань для студентів денної форми навчання 664 KB
  Структура и правила оформления отчета по самостоятельной работе. Классификация силовых трансформаторов напряжения. Напряженность магнитного поля и удельные потери в стали. К построению характеристик лабораторного короткого замыкания. Общие вопросы теории машин переменного тока.
851. Налогообложение предпринимательской деятельности и пути его совершенствования 451.5 KB
  Теоретические основы налогообложения предпринимательства. Экономическая сущность и основы функционирования налоговой системы. Оценка современного состояния налогообложения предпринимательских структур на примере ИП Харитонова. Перспективы совершенствования налогообложения предпринимательской деятельности.
852. Воля як складова стресостійкості працівників МНС 153.5 KB
  Теоретичний аналіз проблеми вольової активності в сучасній психології. Особливості вольових якостей працівників МНС з різним рівнем стресостійкості. Основні умови формування та загартування волі. Особливості стресостійкості працівників МНС.
853. Мотивы фольклора и литературной фантастики в творчестве Йордана Радичкова на примере пьесы 161 KB
  Жизненный путь, взгляды и наблюдения Йордана Радичкова. Особенности драматических произведений Й. Радичкова и история создания пьесы Попытка полета. Исследование пьесы с точки зрения театра.
854. Анализ инженерного оборудования территории сельского поселения Невское 164 KB
  Характеристика сельского поселения Невское, анализ существующей дорожной сети, расчет рациональности улучшения автомобильных дорог в данном объекте, проектирование линии электропередачи, трубопроводов, расчет охранных зон для них, рекультивация нарушенных земель, проектирование защитного лесоразведения.