Лабораторный компьютерный практикум

Вид материала

Практикум

Содержание Дифракция фотонов, как иллюстрация соотношения неопределенностей Задание. Соотношение неопределенностей. Б). Используя найденные значения, найдите произведение ΔpxΔx. Подставьте это значение в окно теста и нажмите кнопку Проверить В). Измените размер щели и нажав кнопку Тест Общие требования к оформлению. Название лабораторной работы

Подобный материал:

• А. М. Горького Кафедра алгебры и дискретной математики Щербакова В. А. Лабораторный, 418.72kb.
• Липатов Петр Иванович, учитель биологии; Липатова Людмила Николаевна, учитель биологии, 620.01kb.
• Практикум по химии Анкудимова И. А., Гладышева, 2202.13kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины «лабораторный практикум по бухгалтерскому учету, 3221.38kb.
• Практикум, методическое руководство, компьютерный практикум на cd rom по информатике, 353.2kb.
• Жигалов М. С., Мойсеяк М. Б. Лабораторный практикум по технохимическому контролю чайного, 572.07kb.
• Своей целью лабораторный комплекс ставит глубокое знакомство студентов с системой межпроцессных, 17.55kb.
• Московский инженерно-физический институт, 1479.21kb.
• Утверждаю: Декан Физико-технического факультета, 146.47kb.
• Лабораторные работы, 281.72kb.

Дифракция фотонов, как иллюстрация соотношения неопределенностей

С точки зрения квантовой теории свет можно рассматривать как поток световых квантов - фотонов. При дифракции монохроматической плоской волны света на узкой щели, каждый фотон, прошедший через щель, попадает в определенную точку на экране (Рис 1.). Предсказать, в какую именно точку попадет фотон невозможно. Однако в совокупности, попадая в разные точки экрана, фотоны дают дифракционную картину. Когда фотон проходит через щель, можно говорить, что его координата x, была определена с погрешностью Δx, которая равна размеру щели. Если фронт плоской монохроматической волны параллелен плоскости экрана со щелью, то каждый фотон имеет импульс, направленный по оси z перпендикулярно экрану. Зная длину волны, этот импульс можно точно определить: p = h/λ.




Рис. 1.

Однако после прохождения через щель, направление импульса меняется, в результате чего и наблюдается дифракционная картина. Модуль импульса остается постоянным, так как при дифракции света длина волны не меняется. Отклонение от первоначального направления возникает за счет появления составляющей Δp_x вдоль оси х (Рис. 1.). Величину этой составляющей для каждого конкурентного фотона определить невозможно, но максимальное ее значение по модулю определяет ширину 2S дифракционной картины. Максимальное значение Δp_x и является мерой неопределенности импульса фотона, возникающей при определении его координаты с погрешностью Δx. Как видно из рисунка, максимальное значение Δp_x равно: Δp_x = psinθ, . Если L >> s , тогда можно записать: sinθ =s/L и Δp_x= p(s/L).


Лабораторная работа № 8. Порядок выполнения работы.

Задание. Соотношение неопределенностей.

Ознакомьтесь с теоретической частью работы.


Откройте рабочее окно.

А). Переместив движки с правой стороны рабочего окна, задайте произвольные значения длины волны λ и размера щели Δx. Запишите эти значения. Нажмите кнопку Тест. Используя правую кнопку мыши, увеличьте изображение дифракционной картины. С помощью движка, находящегося справа от изображения дифракционной картины, определите максимальное расстояние s, на которое отклоняются фотоны по оси x, и запишите его. С помощью правой кнопки мыши верните изображение в исходное состояние. Используя формулы в теоретической части определите Δp_x. Подставьте это значение в окно теста и нажмите кнопку Проверить. Если расчеты сделаны правильно, появиться надпись Правильно!!!


Б). Используя найденные значения, найдите произведение Δp_xΔx. Подставьте это значение в окно теста и нажмите кнопку Проверить. Если расчеты сделаны правильно, появиться надпись Правильно!!!.

В). Измените размер щели и нажав кнопку Тест повторите пункты А и Б. Результаты проведенных тестов покажите преподавателю. По результатом измерений составьте таблицу:

№	Δx (ширина щели)	λ	Импульс фотона p	s	Δpx(рассчитанное)	ΔpxΔx
1
2

Г). Сравните рассчитанное значение Δp_xΔx с постоянной Планка h и сделайте вывод. Как меняется погрешность в определении импульса с уменьшением погрешности измерения координаты?

Д). С точки зрения квантовой механики классическим объектом (прибором) является экран со щелью, а квантовым объектом фотон. В момент измерения (прохождения фотона сквозь щель) мы с погрешностью Δx определяем координату x фотона, при этом возникает неопределенность Δp_x импульса фотона. Можно ли после взаимодействия с прибором точно указать траекторию движения этого фотона? Останется ли его координата x после прохождения щели той же самой. Какова роль прибора в микромире?


Лабораторная работа № 8. Форма отчета.

Общие требования к оформлению.

Работа выполняется на листах бумаги формата A4, или на двойных тетрадных листах.

В заголовке указываются:

Фамилия и инициалы студента, № группы
НАЗВАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Каждое задание лабораторной работы оформляется как ее раздел и должно иметь заголовок. В отчете по каждому заданию, должны быть даны ответы на все вопросы и, если это указано, сделаны выводы и приведены необходимые рисунки. Результаты тестовых заданий обязательно должны быть показаны преподавателю. В заданиях, включающих в себя измерения и расчеты, должны быть приведены данные измерений и данные проведенных расчетов.