рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Измерение в квантовой механике. Соотношение неопределенности

Измерение в квантовой механике. Соотношение неопределенности - Лекция, раздел Механика, Лекции по дисциплине физические основы электронной техники. Квантовая механика В Связи Со Специфическими Особенностями Микрообъектов Особенного Значения При...

В связи со специфическими особенностями микрообъектов особенного значения приобретает вопрос об измерениях в квантовой механике. Процесс измерения включает в себя наблюдаемую систему, измерительный прибор и наблюдателя.

В классической механике все три составных измерения носят макроскопический характер, поэтому взаимодействие между ними можно сделать сколько угодно малым. Следовательно, измерительный прибор не влияет на систему, которая наблюдается и результаты измерений предсказуемы.

В микромире взаимодействие между наблюдаемой системой и измерительным прибором нельзя сделать сколько угодно малым, чтобы состояние наблюдаемой системы не изменилось в процессе измерения, поскольку измерительный прибор имеет макроскопическую природу, а наблюдаемая система носит микроскопический характер. Поэтому допустить, что наблюдатель может предсказать |результаты эксперимента уже нельзя.

Из-за взаимодействия измерительного прибора и наблюдаемой системы некоторые измерения несовместимы: осуществление одного измерения исключает возможность другого. Например, нельзя одновременно определить точные значения координаты и соответствующего ей импульса. И это не экспериментальная трудность, связанная с инструментальными погрешностями, а фундаментальный закон природы, который выражается принципом неопределенностей. Впервые он был сформулирован Гайзенбергом в 1927 г.

Согласно принципу неопределенности не существуют такие состояния физической системы, в которых две динамические переменные имели бы вполне определенные значения, если эти переменные канонически сопряжены друг другу в духе гамильтонова формализма, то есть входят в уравнение Гамильтона[27]. Примером канонично связанных величин является координата центра инерции системы и соответствующая этой координате компонента импульса, угол поворота системы вокруг некоторой оси и проекция момента количества движения на эту ось.

Измеряя одновременно импульс и соответствующую ему координату, будем получать разброс около средних значений. Разброс характеризуется дисперсией. Связь между дисперсией координаты и дисперсией импульса устанавливает соотношение Гайзенберга

 

. (1.4)

 

Чаще запись соотношения неопределенности встречается в упрощенной форме

 

.

 

Аналогичное соотношение можно записать для энергии и времени, хоть последнее является параметром, а не динамической переменной:

 

.

 

Одна из возможных расшифровок последнего соотношения следующая. Под можно понимать неопределенность значения энергии нестационарного состояния замкнутой системы, если физические величины системы существенно изменяются за промежуток времени . Например, возбужденные состояния атомов квазистационарны. Если считать средним временем жизни возбужденного состояния атома, то представляет среднюю ширину его энергетического уровня.

В связи с малостью постоянной принцип неопределенности представляет интерес главным образом для систем атомного размера.

Вернемся к измерениям в квантовой механике. Поскольку измерительный прибор изменяет состояние наблюдаемой системы, то повторить опыт над одним и тем же объектом невозможно. Необходимо после каждого измерения либо возвращать объект в начальное состояние, либо же проводить опыт с другими объектами, которые находятся в таком же состоянии.

В квантовой механике совокупность тождественных частиц, которые находятся в одинаковых состояниях, называется ансамблем.

Таким образом, измерения в квантовой механике осуществляется над ансамблем. Измерения бывают воспроизводимыми (если результаты опыта повторяются) и невоспроизводимыми (результаты не повторяются). В связи с этим состояния объектов в квантовой механики можно разделить на два класса: состояния, в которых физическая величина имеет определенное значение, и состояния, в которых физическая величина не имеет определенного значения.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Лекции по дисциплине физические основы электронной техники. Квантовая механика

Черняков э и лекции по дисциплине.. физические основы электронной техники квантовая механика введение..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Измерение в квантовой механике. Соотношение неопределенности

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Волны де Бройля
Квантовая механика является разделом теоретической физики, который изучает движение частиц в области микромира, то есть объясняет явления, которые происходят в объемах с линейными размерами

Волновая функция
Для полного описания состояния системы (частицы) необходимо столько физических величин, сколько степеней свободы имеет система. Совокупность физических величин, которые полностью определяют сост

Принцип суперпозиции
  В классической механике известен принцип суперпозиции. Примером могут служить колебания струны. Наравне с колебаниями чистого типа возможна суперпозиция колебаний различных типов. В

Закон сохранения числа микрочастиц
  Получим из уравнения Шредингера закон сохранения числа частиц. Запишем уравнение Шредингера и комплексно сопряженное ему    

Свободное движение микрочастицы
  Рассмотрим некоторые самые простые случаи движения микрочастицы в потенциальных полях. Начнем со свободного движения. Оператор Гамильтона в этом случае имеет вид &

Рассеяние микрочастицы на потенциальной ступени
  Потенциальное поле при

Туннельный эффект
  Большой интерес вызывает задача прохождения частицы через потенциальный барьер конечной протяжности. Определим коэффициент прозрачности

Микрочастица в потенциальной яме
  Сделаем предварительно замечание: непрерывность производной от волновой функции не имеет места, если за некоторой поверхностью потенциальная энергия обращается в бесконечность. В эт

Квантово-механический осциллятор
  Атомы в молекулах и кристаллах осуществляют колебания возле положения равновесия. При малых смещениях на атом действует сила, которая пропорциональная смещению

Микрочастица в потенциальной яме конечной глубины
Потенциальное поле ямы имеет вид при

Микрочастица в связанных потенциальных ямах
Задача о движении частицы (электрона) в связанных потенциальных ямах (рис.1.10) оказывается полезной для понимания природы ковалентных связей в молекулах. Решения будем искать в предположе

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги