Принцип неопределенности

Наличие некоторой погрешности при проведении измерений в рамках любого эксперимента!

Классическая механика: предположение об отсутствии ограничений для усовершенствования аппаратуры и проведения

экспериментальных измерений с неограниченно малой

неопределенностью. Квантовая теория:

существование принципиальных ограничений для проведения одновременных измерений положения частицы и ее импульса с неограниченно малой погрешностью.

11

Немецкий физик Вернер Гейзенберг (1901-1976)

Принцип неопределенности

Принцип неопределенности Гейзенберга (1927

г.):

если измерение положения частицы сделано с неопределенностью x и одновременно измерена

х - компонента его импульса с неопределенностью px,

то произведение этих неопределенностей

никогда не может быть меньше, чем ħ/2:

x px 2

(Нобелевская премия по физике, 1932).

12

Принцип неопределенности

Невозможность физически одновременно измерить точное положение и точный импульс частицы.

Причина возникновения неопределенностей - квантовая природа материи.

13

Принцип неопределенности

Предположение 1: длина волны частицы известна точно.

		h	импульс	p	h	также известен точно.
		p

Результат - существование в пространстве волны с определенной и единственной частотой.

Отсутствие в волне какого-либо определенного места, которое можно бы было идентифицировать в качестве частицы – все точки волны одинаковы.

Существование бесконечно большой неопределенности в положении частицы

– о ее положении ничего неизвестно.

14

Принцип неопределенности

Предположение 2: импульс частицы неизвестен, (известен диапазон возможных значений импульса).

h

Соотношение де Бройля p частице соответствует набор длин волн.

Возможность представить частицу с помощью определенной комбинации длин волн.

Соответствие этой комбинации волнового пакета

Нахождение частицы где-то в пределах пакета.

Потеря некоторой информации об импульсе частицы, получение информацию о ее положении.

15

Принцип неопределенности

Другой вид представления принципа неопределенности:

t

t вместо x

Подобие предположений сделанным ранее, но о длине волны (частоте) и положении волны в определенный промежуток времени.

Соответствующие переменные - частота f и время t.

	E
x px ct			E t	2
	c

Следствие: возможность нарушения закона сохранения энергии на величину E в течение короткого промежутка времени t согласно уравнению

E t

2

16

Принцип неопределенности справедлив независимо от процесса измерения и следует

из квантовых свойств материи !!!

17

Квантовая механика

18

Основные положения квантовой механики

Квантовая механика – чрезвычайно успешная теория, объясняющая поведение микроскопических частиц.

Квантовая механика - возможность интерпретировать множество явлений с участием атомов, молекул, ядер и твердых тел.

19

Основные положения квантовой механики

Квантовая механика – использование волновой или корпускулярной концепций поведения

как вещества, так и э-м излучения в зависимости от анализируемого явления.

Квантовая механика – использование еще одного концептуального понятия –

понятия вероятности для понимания законов квантовой физики и взаимосвязи

между частицами и волнами.

20