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

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2.1.6 不确定关系在线视频

2.1.6 不确定关系

下一节:2.1.7 力学量的平均值和力学量的算符表示

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2.1.6 不确定关系课程教案、知识点、字幕

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

量子力学(上)课程列表:

序言

-引言

--引言

第一章 量子力学的历史渊源

-1.1 普朗克的光量子假说

--1.1.1 黑体辐射的能谱

--1.1.2 普朗克假说

--1.1.3 光电效应

--1.1.4 康普顿效应

-1.2 玻尔的原子结构模型

--1.2.1 氢原子光谱和弗兰克-赫兹实验

--1.2.2 玻尔模型

--1.2.3 索末菲量子化条件

-1.3 德布罗意的物质波假说

--1.3.1 德布罗意假说

--1.3.2 微观粒子波动性的实验

-第一章 量子力学的历史渊源--第1周作业

第二章 波函数与薛定谔方程

-2.1波函数

--2.1.1 波粒二象性的意义

--2.1.2 波函数的统计诠释

--2.1.3 波函数的归一化

--2.1.4 态叠加原理

--2.1.5 动量分布几率

--2.1.6 不确定关系

--2.1.7 力学量的平均值和力学量的算符表示

--2.1.8波函数应满足的要求

-第二章 波函数与薛定谔方程--第2周作业

-2.2 薛定谔方程

--2.2.1 薛定谔方程的引入

--2.2.2 几率守恒定律

--*2.2.3量子力学的初值问题 自由粒子的传播子

--2.2.4 定态薛定谔方程 能量本征方程

--2.2.5 非定态 薛定谔方程的一般解

--2.2.6 一般系统的薛定谔方程

--2.2.7 量子力学的表象

--2.2.8 量子力学中的测量 波包坍缩

-第二章 波函数与薛定谔方程--第3周作业

第三章 一维势场中的粒子

-3.1一维运动问题的一般分析

--3.1.1 一维定态薛定谔方程的解的一般特征

--3.1.2 关于一维定态薛定谔方程的解的基本定理

--3.1.3 一维定态的分类 束缚态和非束缚态

--3.1.4一维束缚态的一般性质

-第三章 一维势场中的粒子--第4周作业

-3.2 方势阱

--3.2.1 一维无限深势阱

--3.2.2 对称有限深方势阱

-3.3 δ函数势阱

--3.3.1 函数的定义和主要性质

--3.3.2 一维δ函数势阱中的束缚态

--3.3.3 δ函数势阱与方势阱的关系

-第三章 一维势场中的粒子--第5周作业

-3.4 线性谐振子

--3.4.1 方程的无量纲化和化简

--3.4.2 厄密多项式

--3.4.3 线性谐振子的能级和波函数

-3.5 一维散射问题

--3.5.1 一维散射问题的一般描述方法

--3.5.2 方势垒的量子隧穿

--3.5.3 方势阱的共振透射

-第三章 一维势场中的粒子--第6周作业

-*3.6 δ势的穿透

--3.6.1 δ势垒的穿透

--3.6.2 δ势阱的穿透

-*3.7 周期性势场中的能带结构

--*3.7.1 有限平移不变性,弗洛盖-布洛赫定理

--*3.7.2克勒尼希-彭尼模型,能带的形成

--第三章 一维势场中的粒子--第7周作业

第四章 力学量用算符表示

-4.1 算符及其运算

--4.1.1 基本的和导出的力学量算符

--4.1.2 线性算符

--4.1.3 算符的运算和厄密算符

--4.1.4算符的对易关系

-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

--4.2.1 算符的本证方程

--4.2.2 厄密算符的本征值

--4.2.3 本征函数系的正交性

--4.2.4 简并情形 共同本征函数

--4.2.5 力学量的完备集

--4.2.6 一般力学量的测量几率

--4.2.7 不确定关系的准确形式

-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

--4.3.1 动量本征函数在无穷空间中的归一化

--*4.3.2 动量本征函数的箱归一化

-4.4 角动量算符的本征值和本征态

--4.4.1角动量算符的球坐标表示

--4.4.2 角动量算符z的本征值和本征函数

--4.4.3 角动量平方算符的本征值和本征函数

--4.4.4 球谐函数的基本性质

-第四章 力学量用算符表示--第10周作业

第五章 量子力学中的对称性与守恒量

-5.1 量子力学中的守恒量

--5.1.1 力学量的平均值随时间的演化

--5.1.2 量子力学里的守恒量 好量子数

--*5.1.3 能级简并与守恒量

--*5.1.4 维里定理

-5.2 对称性与守恒量

--5.2.1体系的对称变换 幺正变换

--5.2.2 空间平移不变性与动量守恒

--5.2.3 空间旋转不变性与角动量守恒

--5.2.4 离散对称性及离散守恒量

-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

--5.3.1多粒子体系的描写

--5.3.2 全同粒子的不可区别性

--5.3.3波函数的变换对称性和粒子的统计性质

--5.3.4交换对称或反对称波函数的构成 泡利不相容原理

--5.3.5 自由电子气 费米面

-*5.4 Schrödinger图画和Heisenberg图画

--*5.4.1 薛定谔方程初值问题的形式解

--*5.4.2 薛定谔图画

--*5.4.3 海森堡图画

-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第12周作业

第六章 中心力场

-6.1 中心力场中粒子运动的一般性质

--6.1.1中心力场中薛定谔方程的约化

--6.1.2约化径向方程与一维薛定谔方程的比较

--*6.1.3 二体问题的分解 相对运动

-*6.2 球无限深势阱

--*6.2.1球坐标系中的自由粒子波函数

--*6.2.2球无限深势阱中能级的确定

-第六章 中心力场--第13周作业

-6.3 三维各向同性谐振子

--6.3.1 三维各向同性谐振子在直角坐标系中的解

--6.3.2球坐标系中的解 缔合拉盖尔多项式

-6.4 氢原子和类氢离子

--6.4.1 径向方程的化简及其解

--6.4.2 氢原子和类氢原子的能级和波函数

--6.4.3 氢原子的轨道磁矩 g因子

--6.4.4 碱金属原子的能级

--*6.4.5 电子偶素 电子偶素湮灭的EPR佯谬

第七章 带电粒子在电磁场中的运动

-7.1 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程

--7.1.1 带电粒子在电磁场中的经典哈密顿量 正则动量

--7.1.2 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程 规范条件

--7.1.3 经典的和量子的规范不变性

-*7.2 朗道能级

--7.2.1 带电粒子在均匀磁场中的经典运动

--7.2.2 带电粒子在均匀磁场中的量子运动 朗道能级

--*7.2.3 朗道能级的简并度

-*7.3 阿哈罗诺夫-博姆(Aharonov-Bohm)效应

--*7.3.1 费曼的路径振幅

--*7.3.2 无线长螺线管的矢量势

--*7.3.3 阿哈罗诺夫-博姆效应和不可积相因子

2.1.6 不确定关系笔记与讨论

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