2022-2023学年高二物理竞赛课件：态叠加与测不准原理

态叠加与测不准原理 态叠加与测不准原理 量子力学的几大假设： 波函数，物质波概率波 态叠加，测不准原理 薛定谔方程 力学量，算符 全同粒子交换对称 经典波的叠加性：干涉和衍射 1. 若 是粒子的可能状态，则粒子也可处在它们的线性迭加态 2.当体系处于 态时，发现体系处于 态的几率是 ， 前提，归一化波函数： 态叠加导致单次测量结果不可靠 概率波叠加： 一、态叠加 最简单的态叠加：空间波包（多态） 光的偏振，自旋过滤，电子双缝干涉（二态） 两个垂直偏振方向的偏振态的线性叠加 复线性叠加，圆偏振或椭圆偏振，实线性叠加，线偏振 部分处于x态， 部分处于y态 x y Y’ X’ 或者，部分处于x’态，部分处于y’态 双缝干涉（二态）： 点源处标记为s，屏幕x，从s出发到达x有两条路，标记为两个态 总的波函数 只开A缝时电子出现的概率密度 只开B缝时电子出现的概率密度 两缝同时打开时还有干涉项，正是产生双缝干涉的原因 干涉！！ 光的偏振（二态）： 一堆光子，50%光子处于x偏振，50%处于y偏振， 一个光子，50%几率x偏振，50%几率y偏振， 二者描述的是否同一件事情，并说明理由。 前者几率的相干叠加，后者几率幅的非相干叠加 前者有固定偏振方向（量子纯态），后者非偏振态（混合态） 电子双缝衍射 等概率幅的相干叠加，波粒二相 声波：既1又2，相干叠加 波的相干叠加，但是没有概率的概念 子弹的双缝干涉 等概率的非相干叠加，没有波的概念 子弹穿过双缝：非1即2，概率叠加 子弹和电子有区别吗？ 真实的子弹双缝衍射 物质波，有相干效应，但是波长太小，仪器无法分辨 即便可以分辨，相干也非常微弱，容易被破坏（观察） 尺寸的差别 测量电子究竟通过哪一个缝 观测破坏相干性，变成概率叠加 减弱观测，双缝不可分辨，相干叠加 既能分辨双缝，又不破坏相干，不可能！ $