2018版物理选修3-5教科版:4-4.5 实物粒子的波粒二象性 不确定关系
2018版物理选修3-5教科版:4-4.5 实物粒子的波粒二象性 不确定关系第3页

【例2】 如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动,则它们的德布罗意波的波长分别是多大?(中子的质量为1.67×10-27 kg,普朗克常量为6.63×10-34 J·s)

答案 4.0×10-10 m 6.63×10-35 m

解析 中子的动量为p1=m1v

子弹的动量为p2=m2v

据λ=知中子和子弹的德布罗意波长分别为

λ1=,λ2=

联立以上各式解得λ1=,λ2=

将m1=1.67×10-27 kg,v=103 m/s

h=6.63×10-34 J·s,

m2=1.0×10-2kg

代入上面两式可解得

λ1=4.0×10-10 m,λ2=6.63×10-35 m

二、对不确定关系的理解

1.单缝衍射现象中,粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的,即通过挡板前粒子的位置具有不确定性.

2.单缝衍射现象中,粒子通过狭缝后,在垂直原来运动方向的动量是不确定的,即通过挡板后粒子的动量具有不确定性.

3.微观粒子运动的位置不确定量Δx和动量的不确定量Δpx的关系式为ΔxΔpx≥,其中h是普朗克常量,这个关系式叫不确定性关系.

4.不确定性关系告诉我们,如果要更准确地确定粒子的位置(即Δx更小),那么动量的测量一定会更不准确(即Δpx更大),也就是说,不可能同时准确地知道粒子的位置和动量,也不可能用"轨迹"来描述粒子的运动.

【例3】 在单缝衍射实验中,若单缝宽度是1.0×10-9 m,那么光子经过单