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

41851. Ознакомление с основными характеристиками и испытание интегральных триггеров RS, D, T и JK 730.66 KB
  При отсутствии входных сигналов состояние триггера не изменяется а в момент подачи сигнала R = 1 триггер переключается в состояние Q = 0 в котором пребывает до поступления нового единичного сигнала на Sвход. Функционирование Ттриггера определяется уравнением Он может быть реализован например на базе двух синхронных RSтриггеров рис. С появлением фронта тактового импульса триггер Т1 первой ступени переключается в состояние противоположное состоянию триггера Т2. Но это не вызывает изменение сигналов на выходах Q и так как за счёт...
41852. Ознакомление с устройством и функционированием регистров и регистровой памяти; испытание интегрального универсального регистра сдвига 327.33 KB
  Если выводы последнего триггера сдвигающего регистра соединить с входами первого то получится кольцевой регистр сдвига называемый кольцевым счётчиком. Синтез регистра сводится к выбору типа триггеров и логических элементов И НЕ ИЛИ для реализации заданных операций.2 1 х1 х2 хп Т R S 1 Т R S 1 Рассмотрим работу параллельного регистра на RSтриггерах рис.
41853. Изучение и анализ конструкций мостов транспортных автомобилей 86.06 KB
  1 запорное кольцо подшипника; 16 полуосевая шестерня; 2 тормозная колодка; 17 болты крепления к балке заднего моста; 3 тормозной барабан; 18 подшипники ведущей шестерни; 4 шпилька крепления колеса; 19 сальник ведущей шестерни; 5 колпак колеса; 20 фланец; 6 тормозной цилиндр; 21 гайка ведущей шестерни; 7 тормозной щит; 22 кольцо грязеотражательное; 8 подшипник полуоси; 23 распорная втулка; 9 сальник полуоси; 24 регулировочное кольцо; 10 опорная чашка пружины; 25 ведущая шестерня; 11 ...
41854. Использование систем проверки орфографии и грамматики. Форматирование текста 201.77 KB
  Форматирование текста Цель: научиться использовать системы проверки орфографии и грамматики форматировать текст. Обратите внимание что в раскладке продуктов левый край ровный но текст отодвинут от левого края. Задание: Набрать следующий текст: Тесто рассыпчатое 400 г муки 200 г масла 05 стакана воды Растереть масло добавить муку воду всыпать 05 чайной ложки соли и замесить тесто. Порядок выполнения задания №2: Заголовок выровнять по центру с помощью элемента вкладки Главная шрифт полужирный вкладки Главная разрядка 3 пт Команда:...
41855. Ознакомление с устройством и функционированием счётчиков и испытание синхронного суммирующего, реверсивного и десятичного счётчиков 576.67 KB
  Между собой ячейки счётчика соединяют таким образом чтобы каждому числу импульсов соответствовали состояния 1 или 0 определенных ячеек. Каждый разряд счётчика может находиться в двух состояниях. Максимальное число N которое может быть записано в счётчике равно 2п 1 где п число разрядов счётчика.1 Условное изображение трехразрядного суммирующего счётчика показано на рис.
41856. Ознакомление с принципом работы и испытание интегрального цифроаналогового преобразователя 354.81 KB
  При построении устройств связывающих цифровое устройство с объектами использующими информацию в непрерывно изменяющейся форме требуется преобразование информации из аналоговой формы в цифровую и из цифровой в аналоговую. называют цифро-аналоговым преобразователем ЦАП. Сменяющиеся входные цифровые коды обуславливают сменяющееся ступенчатое напряжение на выходе L идеальная передаточная характеристика ЦАП. ЦАП с весовыми двоичновзвешенными сопротивлениями рис.
41857. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 234.35 KB
  Входным сигналом АЦП в течение некоторого промежутка времени t является постоянное напряжение равное отсчёту uвхkt входной аналоговой функции uвх. За это время на выходе АЦП формируется цифровой обычно двоичный код соответствующий дискретному отсчёту напряжения uвхkt. Количественная связь для любого момента времени определяется соотношением где u шаг квантования входного аналогового напряжения uвх; i погрешность преобразования напряжения uвхkt на данном шаге. Процесс квантования по уровню дискретизированной функции uвхkt...
41858. Изучение и анализ конструкций рамы 95.3 KB
  Ознакомились с устройством рамы различных автомобилей, научились анализировать их конструктивные особенности.