当前课程知识点:量子力学(上) > 第二章 波函数与薛定谔方程 > 2.1波函数 > 2.1.6 不确定关系
我们刚才既讲到了
粒子的坐标几率密度
又讲到了粒子的
动量几率密度
这二者有什么关系呢
这个关系
是量子力学里的一个
重要原理
叫做不确定关系
这个关系事实上
是微观粒子的
波粒二象性所决定的
它告诉我们
我们不可能
像在经典力学里那样
同时确定粒子的
坐标和动量
现在我们先用一个
比较直观的物理图像
说明这样的关系的
物理起因
考虑粒子的单缝衍射实验
一束粒子
你确定了动量 p_0
射入一个带有单缝的屏
随后在观察屏上
形成一个单缝衍射的花样
狭缝有一个宽度
我把它记做 B
可以认为
它就在狭缝屏上
确定了粒子坐标的
一个变动范围
我们把这个狭缝屏
所在的位置
称之为 y 轴
后边的观察屏上
出现展宽了的衍射条纹
我们可以认为
衍射条纹的宽度
表达的是
粒子的动量 p_y 的
一个变动范围
我把它记作 Δp_y
单缝衍射实验告诉我们
狭缝越窄
衍射条纹就越宽
在这里就是 Δy 越小
Δp_y 就越大
这二者
有一个大约的数量关系
这个关系不太依赖于
单缝衍射的具体的设置
那就是
在量级上说
衍射角 α 的大小
它的量级就是 λbar/B
λbar 叫做圆波长
就是 λ/2π
B 就是狭缝的宽度
而现在我们可以把这个 B
认为是粒子的坐标
在狭缝处的变动范围
就是 Δy
如果衍射角不太大的话
α大约就是 p_y 的变动范围
除以入射的动量 p_0
同时
我们还有德布罗意关系
那就是 λbar=hbar/p_0
意思就是说 λ 和 h
都同时除以了 2π
那么把这个关系
再代入到刚才的关系当中
我们就发现
Δy·Δp_y ≈ hbar
这个关系
就称为不确定关系
这个关系告诉我们
粒子的坐标和动量
是不能同时有确定值的
也就是说
一个越确定
另外一个就越不确定
所谓确定
就是变动范围比较小
不确定
就是变动范围比较大
这样一来
微观粒子的运动
就不能够用
轨道这个概念来描写了
因为如果粒子
有确定的运动轨道的话
在这个轨道上
坐标和动量
是同时可以确定下来的
运动轨道
对于微观粒子不适用
这是理解量子力学的
一个非常重要的概念
不确定关系
是量子力学的基本关系
事实上除去坐标和动量
不确定关系以外
在量子力学里
还有其它的不确定关系
以后我们还有机会介绍
不确定关系的
更广泛的和更准确的
定量形式
对于不确定关系
在量子力学里的地位
Feynman有一句很著名的话
说 不确定关系
保护了量子力学
那么
对于不确定关系的起因
如何理解呢
表面上看来
不确定关系与
力学量的测量有关
但是普遍认为
不确定关系是
微观粒子的本性的反映
实际上和测量的准确与否
没有关系
-引言
--引言
-1.1 普朗克的光量子假说
-1.2 玻尔的原子结构模型
-1.3 德布罗意的物质波假说
-第一章 量子力学的历史渊源--第1周作业
-2.1波函数
-第二章 波函数与薛定谔方程--第2周作业
-2.2 薛定谔方程
-第二章 波函数与薛定谔方程--第3周作业
-3.1一维运动问题的一般分析
-第三章 一维势场中的粒子--第4周作业
-3.2 方势阱
-3.3 δ函数势阱
-第三章 一维势场中的粒子--第5周作业
-3.4 线性谐振子
-3.5 一维散射问题
-第三章 一维势场中的粒子--第6周作业
-*3.6 δ势的穿透
-*3.7 周期性势场中的能带结构
--第三章 一维势场中的粒子--第7周作业
-4.1 算符及其运算
-第四章 力学量用算符表示--第8周作业
-4.2 厄密算符的主要性质
-第四章 力学量用算符表示--第9周作业
-4.3 动量本征函数的归一化
-4.4 角动量算符的本征值和本征态
-第四章 力学量用算符表示--第10周作业
-5.1 量子力学中的守恒量
-5.2 对称性与守恒量
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第11周作业
-5.3 全同粒子系统波函数的交换对称性
-*5.4 Schrödinger图画和Heisenberg图画
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第12周作业
-6.1 中心力场中粒子运动的一般性质
-*6.2 球无限深势阱
-第六章 中心力场--第13周作业
-6.3 三维各向同性谐振子
-6.4 氢原子和类氢离子
-7.1 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程
-*7.2 朗道能级
-*7.3 阿哈罗诺夫-博姆(Aharonov-Bohm)效应