50190

Експериментальна перевірка співвідношення невизначеностей Гейзенберга для фотонів

Лабораторная работа

Физика

Прилади і обладнання Гелій−неоновий лазер типу ЛГ–56 щілина з мікрометричним гвинтом екран з міліметровою шкалою Теоретичні відомості та опис установки В даній лабораторній роботі пропонується перевірити експериментально співвідношення невизначеностей Гейзенберга для координати і відповідної проекції імпульсу фотонів зокрема: . 3 Цей вираз є робочою формулою для перевірки...

Украинкский

2014-01-17

132 KB

2 чел.


 Лабораторна робота № 17

Експериментальна перевірка співВідношення невизначенОСТей  Гейзенберга для фотонів

Мета роботи

Експериментально перевірити співвідношення невизначеностей Гейзенберга для координати і відповідної їй проекції імпульсу фотонів

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть співвідношень невизначеностей Гейзенберга для мікрочастинок (§4.3)

Прилади і обладнання

Гелій−неоновий лазер типу ЛГ–56, щілина з мікрометричним гвинтом, екран з міліметровою шкалою

Теоретичні відомості та опис установки

В даній лабораторній роботі пропонується перевірити експериментально співвідношення невизначеностей Гейзенберга для координати і відповідної проекції імпульсу фотонів, зокрема:

         .      (1)

З врахуванням теоретичних викладок (див. §4.3) та згідно рис. 1, для малих кутів  дифракції світла невизначеність проекції імпульсу  фотонів на координату ОX можна записати наступним чином:

        ,     (2)

де D – півширина центрального дифракційного максимуму,  − відстань від щілини до екрана, − довжина хвилі монохроматичного випромінювання.

Підставивши (2) у формулу (1), отримаємо вираз:

                                                                 .                                                                       (3)

Цей вираз є робочою формулою для перевірки співвідношення невизначеності Гейзенберга для координати х і проекції імпульсу  фотонів.

Схематично лабораторна установка зображена на рис. 1.

Рис.1

1 – He–Ne лазер типу ЛГ-56; 2 – розсувна щілина; 3 – екран; 4 блок живлення лазера.

Лазер 1 встановлюють на краю оптичної лави. На протилежному кінці лави розташовують два рейтери: один з тримачем для щілини 2, другий – з тримачем для екрана 3. При освітленні лазерним променем щілини 2 на екрані 3 формується дифракційна картина.

При виконанні роботи слід виміряти ширину щілини, яка характеризує невизначеність координати фотона , а також півширину D центрального дифракційного максимуму, яка характеризує невизначеність імпульсу фотонів .

Послідовність виконання роботи

  1.  Зібрати установку згідно рис. 1. При цьому щілину 2 розмістити на відстані ~ 0,2 м від лазера 1. Екран 3 встановити на протилежному кінці оптичної лави. Відстань між щілиною та екраном встановити =1,5–2,0 м.
  2.  Увімкнути блок живлення лазера в мережу 220 В. Після ~ 5 хв натиснути на блоці живлення кнопку “Випромінювання”. При цьому появиться лазерний промінь. УВАГА! Із-за використання високої напруги в лазері (до 5000 В) слід бути гранично уважним при виконанні роботи: така напруга небезпечна для життя.
  3.  Отримати чітку дифракційну картину на екрані 3.
  4.  За допомогою мікрометричного гвинта поступово змінювати ширину щілини  від 0,03 мм до 0,42 мм з кроком 0,03 мм. Для кожного значення  виміряти ширину 2D головного максимуму. УВАГА! Слід дуже обережно працювати при показах барабана поблизу нуля і ні в якому разі  не зводити його до нуля це веде до виходу з ладу щілини.
  5.  Обчислити вирази  та  для відповідних значень , ,  та .
  6.  Результати вимірювань та обчислень записати в таблицю 1.

                                                                                                                                                    Таблиця 1

№ п/п

L ,

м

λ,

нм

,

мм

2D,

мм

D,

мм

·10-9,

м2

·10 -9

м2

1

632,8

2

...

14

  1.  Побудувати графік залежності D= f().
  2.  Зменшити відстань L між щілиною та екраном наближено в два рази. Переконатися, що для нових значень D виконується співвідношення (3).
  3.  Проаналізувати отримані результати та зробити висновки.

Контрольні запитання

  1.  Як слід розуміти поняття корпускулярно-хвильовий дуалізм для мікрочастинок?
  2.  В чому полягає фізичний зміст співвідношення невизначеностей Гейзенберга?
  3.  Поясніть співвідношення невизначеностей Гейзенберга на прикладі руху фотонів крізь щілину.
  4.  Наведіть приклади фізичних явищ, які знаходять своє пояснення на основі співвідношення невизначеностей Гейзенберга.
  5.  Де використовуються хвильові властивості потоків мікрочастинок?
  6.  Чому для виконання даної роботи доцільно використати лазер?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32522. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ. РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ НАВЫКОВ 60.5 KB
  ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ НАВЫКОВ. Выделим среди основных направлений применения ПС в обучении четыре аспекта: философский формирование системноинформационной картины мира; инструментальный знакомство с основами информационных технологий формирование навыков работы с информацией; практический применение умений использования средств ИТ в учебной деятельности; психологический поддержание мотивации использования средств ИТ в учебной деятельности развитие психологических характеристик учащихся. Раскроем в...
32523. СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 49.5 KB
  ППС и методика их использования СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ Структура технологии применения программных средств в учебном процессе Технология искусственно организуемый процесс в отличие от природных явлений протекающих естественно с заданными начальными условиями известным результатом и способами достижения этого результата. Под технологией обучения будем понимать системно организованный процесс передачи общественных знаний обучаемым при котором заранее устанавливают объем передачи знаний...
32524. КОМПОНЕНТЫ «КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАМОТНОСТИ» ПЕДАГОГА. БЛОЧНО_МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧИТЕЛЯ В ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ 90.5 KB
  Компоненты компьютерной грамотности педагога: знание научной и научнометодической литературы учебнометодических материалов относящихся к обучению с помощью компьютера; знание программного обеспечения персональных компьютеров; знание возможностей использования компьютера для управления учебным процессом и для решения конкретных педагогических проблем; умение проанализировать содержание всего курса темы отдельного урока для составления сценариев обучающих программ и предложить программисту задания пригодные для выполнения с...
32525. БЛОЧНО-МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩЕГОСЯ В ТЕХНОЛОГИИ ПРМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ 41 KB
  ППС и методика их использования БЛОЧНОМОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩЕГОСЯ В ТЕХНОЛОГИИ ПРМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ. Блочномодульная структура деятельности учащегося в технологии применения ПС Необходимо отметить два направления к которым ведет использование средств информационных технологий. Усложнение технических средств влечет за собой обогащение форм деятельности. Можно утверждать что внедрение средств новых информационных технологий влияет на духовную эмоциональную коммутативную и деятельностную сферы жизни человека.
32526. КРИТЕРИИ ЭФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ 37.5 KB
  Технология применения ПС в учебном процессе имеет специфику в том что в качестве основного средства обучения используются программные средства это частнодидактическая технология имеющая приложения для всех общеобразовательных дисциплин в школе. В качестве критериев оценки технологии применения ПС отобраны следующие: 1 критерии среды обучения оценивались по соответствию педагогическим условиям реализации технологии применения ПС эмоциональному фону урока и общению между учителем и учащимися; 2 критерии эффективности программных средств...
32527. РОЛЬ И МЕСТО ИНФОРМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ В ШКОЛЕ. СВЯЗИ МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ ИНФОРМАТИКИ С ДРУГИМИ ПРЕДМЕТАМИ 69.5 KB
  СВЯЗИ МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ ИНФОРМАТИКИ С ДРУГИМИ ПРЕДМЕТАМИ Роль и место информатизации процесса обучения в школе В стандартах по информатике [11] были определены следующие педагогические функции образовательной области связанной с информатикой: Формирование основ научного мировоззрения. В современной психологии отмечается значительное влияние изучения информатики и использования компьютеров в обучении на развитие у школьников теоретического творческого мышления а также формирование нового типа мышления так называемого операционного...
32528. ДИАЛЕКТИЧЕСКИЙ ХАРАКТЕР ВНЕДРЕНИЯ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС. ВНЕШНИЕ И ВНУТРЕННИЕ ФАКТОРЫ ИЗМЕНЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 61 KB
  ВНЕШНИЕ И ВНУТРЕННИЕ ФАКТОРЫ ИЗМЕНЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. Чтобы осознать влияние средств информационных технологий на процесс обучения необходимо выявить движущие силы педагогического процесса в условиях применения программных средств необходимо вскрыть диалектический характер развития педагогических технологий при использовании программных средств. Влияние программных средств информационных технологий на диалектические закономерности процесса обучения Влияние СИТ на существующие...
32529. ОБЩЕДИДАКТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ. ЧАСТНО_МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ, ОТРАЖАЮЩИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 54 KB
  ЧАСТНО_МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ОТРАЖАЮЩИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ Дидактические принципы применения программных средств в процессе обучения Общедидактические принципы использовании ПС в процессе обучения. Для достижения стабильных и высоких результатов в обучении педагог должен следовать принципам обучения основным нормативным положениям которыми следует руководствоваться чтобы обучение было эффективным. Для совершенствования психологических характеристик учащихся существуют специальные развивающие...
32530. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧИТЕЛЯ-ПРЕДМЕТНИКА 1.2 MB
  ППС и методика их использования ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧИТЕЛЯПРЕДМЕТНИКА Использование электронных таблиц на уроках физики: Законы отражения и преломления света Рисованные объекты. Или угол падения равен углу преломления или угол преломления равен углу отражения или вообще все углы равны или наоборот между ними разница в 90 градусов. Но вот отразится и преломится свет в точке падения обозначенной буквой S совсем не так как указывают ему направления SB и SC поскольку проведены они с нарушением обоих...