Строение атома и периодическая система элементов. Хови А.М. - 8 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

8
00
00
,,,
dx dy
xy
dt dt
.
Ñëåäîâàòåëüíî, òðàåêòîðèÿ ñíàðÿäà ìîæåò áûòü òî÷íî ðàññ÷èòàíà ðå-
øåíèåì äèôôåðåíöèàëüíûõ óðàâíåíèé, âûòåêàþùèõ èç èçâåñòíûõ çàêî-
íîâ Íüþòîíà.
 ìèêðîìèðå äåëî îáñòîèò íå òàê. Êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà â âèäå ïðèí-
öèïà Ãåéçåíáåðãà íàêëàäûâàåò îïðåäåëåííûå îãðàíè÷åíèÿ íà íà÷àëüíûå
óñëîâèÿ äàííîé çàäà÷è.
Îäíà èç ôîðìóëèðîâîê ïðèíöèïà íåîïðåäåëåííîñòè ãëàñèò, ÷òî îä-
íîâðåìåííîå èçìåðåíèå íà÷àëüíîãî ïîëîæåíèÿ è ñêîðîñòè ÷àñòèöû íå
ìîæåò áûòü ïðîâåäåíî òî÷íî. Ñëåäîâàòåëüíî, òðàåêòîðèþ ìèêðî÷àñòè-
öû ñîãëàñíî ïðèíöèïó íåîïðåäåëåííîñòè îäíîçíà÷íî îïðåäåëèòü íåâîç-
ìîæíî, ò.ê. íåëüçÿ çàäàòü îäíîçíà÷íûå íà÷àëüíûå óñëîâèÿ. Ñëåäñòâèåì
ýòîãî òðàåêòîðèÿ ÷àñòèöû ñòàíîâèòñÿ ðàçìûòîé, êàê ýòî ïîêàçàíî íà
ðèñ.3. Ñàìîå áîëüøåå, ÷òî ìîæíî ñêàçàòü î äâèæåíèè ÷àñòèöû, ÷òî îíà
ïåðåìåùàåòñÿ âíóòðè íåêîòîðîé îáëàñòè ïðîñòðàíñòâà è èìååò ñêîðîñòü,
âåëè÷èíà êîòîðîé çàêëþ÷åíà â íåêîòîðûõ ïðåäåëàõ.
Ðèñ. 3 Âîçìîæíûå òðàåêòîðèè ñíàðÿäà ñ íåòî÷íî
îïðåäåëåííûìè íà÷àëüíûìè óñëîâèÿìè.
Äðóãàÿ, áîëåå òî÷íàÿ, ôîðìóëèðîâêà ïðèíöèïà íåîïðåäåëåííîñòè ãëà-
ñèò, ÷òî â êâàíòîâîé ôèçèêå ñóùåñòâóþò òàêèå ïàðû ïåðåìåííûõ, ïðè ñî-
âìåñòíîì îïðåäåëåíèè êîòîðûõ íåèçáåæíî âîçíèêàåò êîíå÷íàÿ îøèáêà.
Íàïðèìåð:
()()
x
pxh
∆∆
. Çäåñü èìïóëüñ
xx
pmv
=
è êîîðäèíàòà
x
ÿâëÿþòñÿ äâóìÿ ïàðàìåòðàìè ñèñòåìû, ñâÿçàííûìè ìåæäó ñîáîé ïðèí-
öèïîì íåîïðåäåëåííîñòè, ò.å.
p
x
è
x - íåîïðåäåëåííîñòè â èçìåðå-
íèè
x
p
è õ; h- ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà. Òàêèì îáðàçîì, äâå ïåðåìåííûå,
åñëè îíè ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé ïðèâåäåííûì ñîîòíîøåíèåì, íàçûâà-
þòñÿ ñîïðÿæåííûìè ïåðåìåííûìè. Åñòü è äðóãèå ñîïðÿæåííûå ïåðå-
ìåííûå, íàïðèìåð ýíåðãèÿ è âðåìÿ. Èòàê:
()()
x
pxh
∆∆
, (6)
                                 dx0       dy
                          x0 ,       , y0 , 0 .
                                  dt       dt
   Ñëåäîâàòåëüíî, òðàåêòîðèÿ ñíàðÿäà ìîæåò áûòü òî÷íî ðàññ÷èòàíà ðå-
øåíèåì äèôôåðåíöèàëüíûõ óðàâíåíèé, âûòåêàþùèõ èç èçâåñòíûõ çàêî-
íîâ Íüþòîíà.
    Â ìèêðîìèðå äåëî îáñòîèò íå òàê. Êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà â âèäå ïðèí-
öèïà Ãåéçåíáåðãà íàêëàäûâàåò îïðåäåëåííûå îãðàíè÷åíèÿ íà íà÷àëüíûå
óñëîâèÿ äàííîé çàäà÷è.
    Îäíà èç ôîðìóëèðîâîê ïðèíöèïà íåîïðåäåëåííîñòè ãëàñèò, ÷òî îä-
íîâðåìåííîå èçìåðåíèå íà÷àëüíîãî ïîëîæåíèÿ è ñêîðîñòè ÷àñòèöû íå
ìîæåò áûòü ïðîâåäåíî òî÷íî. Ñëåäîâàòåëüíî, òðàåêòîðèþ ìèêðî÷àñòè-
öû ñîãëàñíî ïðèíöèïó íåîïðåäåëåííîñòè îäíîçíà÷íî îïðåäåëèòü íåâîç-
ìîæíî, ò.ê. íåëüçÿ çàäàòü îäíîçíà÷íûå íà÷àëüíûå óñëîâèÿ. Ñëåäñòâèåì
ýòîãî òðàåêòîðèÿ ÷àñòèöû ñòàíîâèòñÿ “ðàçìûòîé”, êàê ýòî ïîêàçàíî íà
ðèñ.3. Ñàìîå áîëüøåå, ÷òî ìîæíî ñêàçàòü î äâèæåíèè ÷àñòèöû, ÷òî îíà
ïåðåìåùàåòñÿ âíóòðè íåêîòîðîé îáëàñòè ïðîñòðàíñòâà è èìååò ñêîðîñòü,
âåëè÷èíà êîòîðîé çàêëþ÷åíà â íåêîòîðûõ ïðåäåëàõ.




            Ðèñ. 3 Âîçìîæíûå òðàåêòîðèè ñíàðÿäà ñ íåòî÷íî
                  îïðåäåëåííûìè íà÷àëüíûìè óñëîâèÿìè.
   Äðóãàÿ, áîëåå òî÷íàÿ, ôîðìóëèðîâêà ïðèíöèïà íåîïðåäåëåííîñòè ãëà-
ñèò, ÷òî â êâàíòîâîé ôèçèêå ñóùåñòâóþò òàêèå ïàðû ïåðåìåííûõ, ïðè ñî-
âìåñòíîì îïðåäåëåíèè êîòîðûõ íåèçáåæíî âîçíèêàåò êîíå÷íàÿ îøèáêà.
   Íàïðèìåð: ( ∆px )( ∆x) ≥ h . Çäåñü èìïóëüñ px = mvx è êîîðäèíàòà x
ÿâëÿþòñÿ äâóìÿ ïàðàìåòðàìè ñèñòåìû, ñâÿçàííûìè ìåæäó ñîáîé ïðèí-
öèïîì íåîïðåäåëåííîñòè, ò.å. ∆px è ∆x - íåîïðåäåëåííîñòè â èçìåðå-
íèè px è õ; h- ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà. Òàêèì îáðàçîì, äâå ïåðåìåííûå,
åñëè îíè ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé ïðèâåäåííûì ñîîòíîøåíèåì, íàçûâà-
þòñÿ ñîïðÿæåííûìè ïåðåìåííûìè. Åñòü è äðóãèå ñîïðÿæåííûå ïåðå-
ìåííûå, íàïðèìåð ýíåðãèÿ è âðåìÿ. Èòàê:
                             ( ∆px )( ∆x) ≥ h ,                  (6)

8