Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Постулаты квантовой механики и описание динамических переменных с помощью операторов




Во всех формулах буква Y - это буква Y.

Постулат №1.

Состояние частицы (или системы частиц) задано, если известна волновая функция Y(q)

В квантовой механике состояние всей системы может быть описано функцией координат Y(q), квадрат модуля которой определяет распределение вероятностей значений координат:

½Y(q)½2dq

- есть вероятность того, что произведенное над системой измерение обнаружит значение координат в элементе объема dq. Функцию Y(q) называют волновой функцией системы. Волновая функция обязана удовлетворять ряду требований:

а) Она должна быть непрерывной.

б) Она должна быть однозначной.

в) Она должна быть интегрируема с квадратом, т.е. интеграл ò½Y(q)½2dq должен существовать.

г) Она должна быть нормированной, т.е. этот интеграл должен быть равен 1.

Физический смысл последнего утверждения довольно прост и прозрачен: сумма вероятностей всех возможных значений координат равна единице, так как обнаружение объекта в любой точке пространства - есть событие достоверное.

Следует также отметить, что волновая функция системы может быть комплексной, и она определена лишь с точностью до фазового множителя exp(ia), где a - вещественное число. Эта неопределенность не может быть устранена, однако она несущественна и не отражается на физических результатах.

Постулат №2.

Волновые функции подчиняются принципу суперпозиции: если в состоянии с волновой функцией Y1(q) некоторое измерение приводит к результату Х1, а в состоянииY2(q) - к результату Х2, то всякая функция вида Y=с1Y1(q)+с2Y2(q)

описывает такое состояние, в котором измерение дает либо результат Х1, либо Х2.

Постулат №3.

Всякой физической величине L в квантовой механике сопоставлен линейный самосопряженный оператор. Единственно возможными величинами, которые может иметь эта физическая величина, являются собственные значения l операторного уравнения LY=lY

Постулат №4.

Возможная волновая функция состояния системы Y получается при решении дифференциального уравнения ih·dY/dt=HY, где H - оператор Гамильтона, а уравнение называется уравнением Шредингера.

Постулат №5.

Если произвести многократные измерения какой-либо динамической переменной l системы, находящейся в состоянии Y, то на основании результатов этих измерений можно определить ее среднюю величину. Эта средняя величина вычисляется по формуле:

l=òY*LYdq/òY*Ydq

Условие одновременной измеримости различных динамических переменных:

Необходимым и достаточным условием этого является коммутативность соответствующих операторов, то есть коммутатор этих операторов должен быть равен нулю. Например, коммутатор операторов и :

 

16)Соотношение неопределённостей Гейзенберга:

В 1927 г. В.Гейзенберг открыл так называемые соотношения неопределенностей, в соответствии с которыми неопределенности координаты и импульса связаны между собой соотношением:
, где , h постоянная Планка.
Своеобразие описания микромира в том, что произведение неопределенности (точности определения) положения Δx и неопределенности (точности определения) импульса Δpx всегда должно быть равно или больше константы, равной – . Из этого следует, что уменьшение одной из этих величин должно приводить к увеличению другой. Хорошо известно, что любое измерение сопряжено с определенными ошибками и совершенствуя приборы измерения, можно уменьшать погрешности, т. е. повышать точность измерения. Но Гейзенберг показал, что существуют сопряженные (дополнительные) характеристики микрочастицы, точное одновременное измерение которых, принципиально невозможно. Т.е. неопределенность – свойство самого состояния, оно не связано с точностью прибора.

Для других сопряженных величин – энергии E и времени t соотношения неопределенностей, имеет вид:
.
Это означает, что при характерном времени эволюции системы Δ t, погрешность определения ее энергии не может быть меньше чем . Из этого соотношения следует возможность возникновения из ничего, так называемых, виртуальных частиц на промежуток времени меньший, чем и обладающих энергией Δ E. При этом закон сохранения энергии не будет нарушен. Поэтому по современным представлениям вакуум это не пустота, в которой отсутствуют поля и частицы, а физическая сущность, в которой постоянно возникают и исчезают виртуальные частицы. Одним из основных принципов квантовой механики является принцип неопределенностей, открытый Гейзенбергом. Получение информации об одних величинах, описывающих микрообъект, неизбежно ведет к уменьшению информации о других величинах, дополнительных к первым. Приборы, регистрирующие величины, связанные соотношениями неопределенности, разного типа, они дополнительны друг к другу. Под измерением в квантовой механике подразумевается всякий процесс взаимодействия между классическим и квантовыми объектами, происходящий помимо и независимо от какого-либо наблюдателя. Если в классической физике измерение не возмущало сам объект, то в квантовой механике каждое измерение разрушает объект, уничтожая его волновую функцию. Для нового измерения объект нужно готовить заново.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-03; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1296 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Вы никогда не пересечете океан, если не наберетесь мужества потерять берег из виду. © Христофор Колумб
==> читать все изречения...

2386 - | 2192 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.