2017-2018学年粤教版选修3-5 第二章 第五节 德布罗意波 学案
2017-2018学年粤教版选修3-5    第二章 第五节 德布罗意波   学案第3页

  要同时测出微观粒子的位置和动量,是不太可能的,我们把这种关系叫做不确定关系。

  1.粒子位置的不确定性

  单缝衍射现象中,入射的粒子有确定的动量,但它们可以处于挡板左侧的任何位置,也就是说,粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的。

  2.粒子动量的不确定性

  微观粒子具有波动性,会发生衍射。大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动,而在经过狭缝之后,有些粒子跑到投影位置以外。这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的,所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性,不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量。

  3.位置和动量的不确定性关系

  德国物理学家海森堡研究发现,在微观世界中,粒子的位置和动量存在一定的不确定性,不能同时测量。这种不确定性存在如下关系:

  ΔxΔp≥,式中Δx为位置的不确定范围,Δp为动量的不确定范围,h为普朗克常量,这个关系通常称为不确定性关系,也称为海森堡不确定性关系。如果同时测量某个微观粒子的位置和动量,位置的测量结果越精确,动量的测量误差就越大;反之,动量的测量结果越精确,位置的测量误差就越大。

  4.微观粒子的运动没有特定的轨道

  由不确定关系Δx·Δp≥可知,微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的,这也就决定了不能用"轨道"的观点来描述粒子的运动,因为"轨道"对应的粒子某时刻应该有确定的位置和动量,但这是不符合实验规律的。微观粒子的运动状态,不能像宏观物体的运动那样通过确定的轨迹来描述,而是只能通过概率波进行统计性的描述。

  

  普朗克常量h是不确定关系中的重要角色,如果h的值可忽略不计,这时物体的位置、动量可同时有确定值,如果h不能忽略,这时必须考虑微粒的波粒二象性。h成为划分经典物理学和量子力学的一个界线。

  

  2.电子的运动受波动性的支配,对氢原子的核外电子,下列说法错误的是(  )

  A.电子绕核运动的"轨道"其实是没有意义的

  B.电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置

  C.电子绕核运动时,电子边运动边振动

  D.电子在核外的位置是不确定的

解析:微观粒子的运动是不确定的,电子轨道只是电子出现概率比较大的位置,轨道其实没有实际意义,所以选项A、B、D正确。电子在空间出现的概率受波动规律支配,并