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                            電子的位置和動(dòng)量為什么不能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)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(shí)，準(zhǔn)確測(cè)定某一時(shí)刻火車運(yùn)動(dòng)的位置和動(dòng)量，但是科學(xué)家們卻不能同時(shí)確定一個(gè)運(yùn)動(dòng)電子的準(zhǔn)確位置和動(dòng)量，這是為什么呢？
    原來(lái)，電子是微觀粒子，質(zhì)量很小而速度很高，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特點(diǎn)與火車等宏觀大塊物體不同
    要測(cè)定火車的位置和動(dòng)量，可以讓光線照在火車上再反射到觀測(cè)者或儀器中，光線照射對(duì)火車運(yùn)動(dòng)幾乎沒(méi)有絲毫干擾和影響
    但是，測(cè)定電子的位置和動(dòng)量就不同了
    由于電子質(zhì)量很小，只要被一個(gè)光子打中（把光子再反射出來(lái)），就會(huì)改變其位置和動(dòng)量，測(cè)定過(guò)程干擾了被測(cè)對(duì)象，測(cè)量的結(jié)果是不準(zhǔn)確的
    1927年，德國(guó)物理學(xué)家海森堡提出了不確定原理，也叫測(cè)不準(zhǔn)原理，很好地解釋了微觀粒子位置和動(dòng)量或時(shí)間和能量不能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定的現(xiàn)象
    他指出，對(duì)于比原子還小的微觀粒子，要想準(zhǔn)確測(cè)定其位置，就無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定其動(dòng)量；反之，要想準(zhǔn)確測(cè)定其動(dòng)量，就不能準(zhǔn)確測(cè)定其位置，總之，不可能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定微觀粒子的位置和動(dòng)量或能量和時(shí)間
    用一個(gè)關(guān)系式表示：△X△P≥h/2即位置不確定量△X與動(dòng)量不確定量△P之積大于等于普朗克常數(shù)的～半h/2
    這個(gè)關(guān)系式稱為不確定關(guān)系，也叫測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系
    公式表明，對(duì)微觀粒子的測(cè)量是有一定限度的，普朗克常數(shù)h（基本作用量子）是測(cè)量準(zhǔn)確程度的尺度，最理想的測(cè)量只能是△X△P-h/2，而不會(huì)出現(xiàn)△X△P的結(jié)果
    不確定原理是微觀粒子運(yùn)動(dòng)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(guó)物理學(xué)家狄拉克指出，我們必須假定，對(duì)我們觀察力的精確程度和對(duì)伴隨發(fā)生的干擾的微小程度有一個(gè)限度，這個(gè)限度是事物本質(zhì)中所固有的，觀察者方面的改進(jìn)技術(shù)或提高技巧，都不能超越這個(gè)限度
    實(shí)際上，日常生活中也有同樣的現(xiàn)象
    要測(cè)輪胎的氣壓，就必須把輪胎里的氣體放出一點(diǎn)到氣壓表中，這樣，我們?cè)跍y(cè)量過(guò)程中便改變了輪胎的氣壓，測(cè)得結(jié)果并不是原來(lái)的氣壓；將溫度計(jì)放進(jìn)水盒中測(cè)水的溫度，由于溫度計(jì)吸收的熱量而改變了水的原來(lái)溫度；電流計(jì)測(cè)電路中的電流時(shí)，也要消耗電路中的一點(diǎn)電流使電流計(jì)指針移動(dòng)，如此等等
    任何測(cè)量都或多或少對(duì)被測(cè)對(duì)象造成干擾，測(cè)不準(zhǔn)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(jì)；而在研究電子、光子等微觀粒子時(shí)這種干擾相對(duì)來(lái)說(shuō)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(yùn)動(dòng)，動(dòng)量不確定量均為0.01%，同時(shí)測(cè)定其位置和動(dòng)量，則用不確定關(guān)系計(jì)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(jì)
    
                        
    
                        
                    
    
                
    
            
    
        
    
        
        
        

    
    
    
    
    

    

        
    
    

            
    
        
    
        
        

    
    
    
        
    
            
    
                在線工具導(dǎo)航