50190

Експериментальна перевірка співвідношення невизначеностей Гейзенберга для фотонів

Лабораторная работа

Физика

Прилади і обладнання Гелій−неоновий лазер типу ЛГ56 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

59057. Мультисервісна мережу стадіону для надання послуг трансляціі відео потоків, IP-телефоніі, доступу до внутрішніх web-сервісів і доступу в інтернет 795.5 KB
  Мультисервісна мережа зможе поєднувати велику кількість пристроїв користувачів на всій території стадіону. Їх число може вимірятися десятками тисяч, які зможуть не тільки використовувати надані послуги, а й мати доступ до мережі інтернет, яка стала невід’ємною частиною життя
59058. Образ віку в ліриці ХХ століття 50 KB
  Література не задовольняючись формами романтизму і реалізму намагалася знайти нові форми зображення змін що відбувалися передусім у людській свідомості і разом зі світовим мистецтвом вийти на новий рівень творення художніх цінностей.
59059. Око як оптична система. Комбінований урок із біології, фізики та основ здоровя 77.5 KB
  На основі знань одержаних вами у 8-му класі на уроках фізики про світло про закони заломлення світла на межі двох прозорих середовищ про геометричну оптику ми ознайомимося з тим як наше око сприймає світло та колір пояснимо причини порушення зору...
59060. Олена Пчілка - світоч національних ідей 56.5 KB
  У таких складних навіть небезпечних історичних умовах розвивалась українська мова працювали та продовжували видавати свої чудові твори видатні українські поети та письменники серед яких була Олена Пчілка.
59061. Оповідання Р. Бредбері. Усмішка 60 KB
  Мета: розкрити вплив мистецтва Леонардо да Вінчі на творчість Р. Обладнання: репродукції картин Леонардо да Вінчі книги що розповідають про нього: Всеобщая история искусств Т. да Вінчі та Р. да Вінчі та його картину Джоконда .
59062. Трудове навчання. Осінні фантазії 34 KB
  Виховувати любов до природи та бережливе ставлення до неї Наочність та обладнання: репродукція картини Левітана Золота осінь грамзапис П. Чайковського Пори року відеозапис телевізор відеомагнітофон програвач казковий герой Осінь.
59063. Особливі, одиничні та суттєві ознаки. Корекційне заняття 4-й клас 38 KB
  Запитання озвучуються інші команди дають відповіді. Запрошення до зоопарку Капітан команди Євразія знайомить усіх дітей із кішкою рись. Капітан команди Африка знайомить усіх дітей із кішкою сервал яка проживає на Африканському континенті.
59064. Особливості побудови опису приміщення 31 KB
  Як ви гадаєте для чого використовуються описи приміщення Навіщо письменники їх складають Яким чином інтерєри розповідають про життя і працю людей допомагають зрозуміти внутрішній світ персонажів художніх творів Подумайте і назвіть твори в яких є описи приміщень....
59065. Оспівуючи душу... Бінарний урок позакласного читання із зарубіжної та української літератури за творчістю світових митців 45.5 KB
  Мета: зацікавити учнів у вивченні творів світової літератури; розвивати навички виразного читання, уміння аналізувати прозові та поетичні твори, критичне мислення і творчі здібності, усне та писемне звязне мовлення...