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                            電子的位置和動量為什么不能同時準確測定
    
                        
    
                        【分類】化學(xué)
                        
    
                        
    
                        【答案】我們可以根據(jù)初等數(shù)學(xué)和普通物理知識，準確測定某一時刻火車運動的位置和動量，但是科學(xué)家們卻不能同時確定一個運動電子的準確位置和動量，這是為什么呢？
    原來，電子是微觀粒子，質(zhì)量很小而速度很高，其運動規(guī)律和特點與火車等宏觀大塊物體不同
    要測定火車的位置和動量，可以讓光線照在火車上再反射到觀測者或儀器中，光線照射對火車運動幾乎沒有絲毫干擾和影響
    但是，測定電子的位置和動量就不同了
    由于電子質(zhì)量很小，只要被一個光子打中（把光子再反射出來），就會改變其位置和動量，測定過程干擾了被測對象，測量的結(jié)果是不準確的
    1927年，德國物理學(xué)家海森堡提出了不確定原理，也叫測不準原理，很好地解釋了微觀粒子位置和動量或時間和能量不能同時準確測定的現(xiàn)象
    他指出，對于比原子還小的微觀粒子，要想準確測定其位置，就無法準確測定其動量；反之，要想準確測定其動量，就不能準確測定其位置，總之，不可能同時準確測定微觀粒子的位置和動量或能量和時間
    用一個關(guān)系式表示：△X△P≥h/2即位置不確定量△X與動量不確定量△P之積大于等于普朗克常數(shù)的～半h/2
    這個關(guān)系式稱為不確定關(guān)系，也叫測不準關(guān)系
    公式表明，對微觀粒子的測量是有一定限度的，普朗克常數(shù)h（基本作用量子）是測量準確程度的尺度，最理想的測量只能是△X△P-h/2，而不會出現(xiàn)△X△P的結(jié)果
    不確定原理是微觀粒子運動規(guī)律的反映，不確定關(guān)系是微觀粒子特有的屬性決定的
    英國物理學(xué)家狄拉克指出，我們必須假定，對我們觀察力的精確程度和對伴隨發(fā)生的干擾的微小程度有一個限度，這個限度是事物本質(zhì)中所固有的，觀察者方面的改進技術(shù)或提高技巧，都不能超越這個限度
    實際上，日常生活中也有同樣的現(xiàn)象
    要測輪胎的氣壓，就必須把輪胎里的氣體放出一點到氣壓表中，這樣，我們在測量過程中便改變了輪胎的氣壓，測得結(jié)果并不是原來的氣壓；將溫度計放進水盒中測水的溫度，由于溫度計吸收的熱量而改變了水的原來溫度；電流計測電路中的電流時，也要消耗電路中的一點電流使電流計指針移動，如此等等
    任何測量都或多或少對被測對象造成干擾，測不準確原理是普遍適用的，只是在宏觀現(xiàn)象中這種干擾很小，完全可以忽略不計；而在研究電子、光子等微觀粒子時這種干擾相對來說大到不能忽略罷了
    例如，質(zhì)量為50克的子彈和質(zhì)量為9.1×1028克的自由電子，都以300米／秒的同樣速度運動，動量不確定量均為0.01%，同時測定其位置和動量，則用不確定關(guān)系計算得二者的位置不確定量△X分別是步槍子彈為3×10-23米；自由電子為2×10-3米
    電子的大小在310-13米，其位置不確定量2×103未是它的1010倍，不能忽略；而步槍子彈大小在3×102米，其位置不確定量3×1023米是它的1021分之一，完全可以忽略不計
    
                        
    
                        
                    
    
                
    
            
    
        
    
        
        
        

    
    
    
    
    

    

        
    
    

            
    
        
    
        
        

    
    
    
        
    
            
    
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