高中5 不确定性关系教学设计

这是一份高中5 不确定性关系教学设计，共5页。

由于核外电子的能级分布，所以外侵能量必须满足将电子从一个能级跃迁到另一个能级，才会发生跃迁到高能级的电子自发辐射电磁波的现象。
这就是热体辐射的能量量子化分布的根本原因。
这也是热体必然产生辐射使其原子回复到稳定的平衡基态的根本原因。
由于不同的核结构所对应的能够使电子处于一个缓冲振荡的r轨的不同，每一个具有固定核结构的原子的核外电子的能级分布也不同，所以从这些不同的能级跃迁的电子所吸收或释放的差别能量的电磁波也不同，所以可以通过测定原子的辐射谱线而确定这个原子的结构。
能间理论对原子的行为，即原子核和核外电子的平衡稳动态系统的分析，使我们完全可以由已经掌握的物质间万有作用和电磁作用作出符合实际的确定，而量子力学的不确定性关系又是与量子力学实验符合的很好的，怎样理解这样的矛盾呢？
首先我们来考察海森伯不确定性关系式，这个关系式是由考察一束通过单缝的粒子流所可能出现的衍射现象而得出的。它的基础是微观粒子的波动性，即所有微观粒子的行为都符合德布罗意公式，所以通过单缝的粒子在单缝的竖直方向X上都可能出现动量Px和位移x的偏离，这种偏离通过德布罗意公式可以得到下列结果
，这表明粒子通过单缝时在x方向上的位置偏离和动量偏离具有相关关系。
不确定关系的根源是我们用波函数来表达粒子的运动状态。微观粒子的波粒二象性是我们必须采用波函数表达粒子运动状态的原因。由于微观粒子小的质量和大的运动速度，使它们的运动呈现出波动的性质，而当它的运动有了一个结果时，即这种运动与其它的粒子相互作用或与宏观相作用时，其粒子的本质属性才表现了出来，波动性是微观粒子运动的状态形式。所以在运动中的微观粒子的态——通常我们用动量和位置来加以表达，就是不确定的，这种不确定是微观粒子的运动形式所固有的。所以不确定性关系并不能说明粒子行为的不可知性。
只要我们不再使用力学对于物质运动的时空描述，我们就可以消除微观粒子运动的不确定性。换句话说，微观粒子运动的不确定性，不是微观粒子的本质属性，而是我们运用力学的时空表达式这种方法来描述粒子的运动的方法属性，不确定性是力学的时空方法所固有的，只要我们仍然用力学的方法来考察粒子的行为，我们就无法摆脱不确定性关系。
这就是不确定性关系为量子力学的所有可能设计的实验方式所证明的原因，因为量子力学的所有实验仍然是建立在力学方法基础上的，所以它永远也无法摆脱不确定性关系。
我们只有用能间理论对运动物体的运动的表达方法来描述微观粒子的运动，才有可能摆脱我们对微观粒子运动描述的不确定性。
能间理论认为，物质运动改变的根本原因是能量，对于宏观物体来说，运动的改变就是物体动能的改变，而对于微观粒子来说，能量对于它的作用，就是使它的能间发生改变。
微观粒子由于其在能间里的形成是在一定高度，而且相对于我们直观感知的宏观物体的能间的域是很大的，所以对于微观粒子的能间的改变对于其存在和运动的改变的直观的描述是困难的和模糊的，我们必须引入一个简单的数学的工具，以便我们能够较为准确的来描述微观粒子世界的运动情况。
从我们对宏观物体运动改变的能间表达式：




我们可以看到，宏观物体的运动速度的改变与它接受的能量△E有关，为了能够与物理学的数学语言相沟通，我们把 △E/E0 称为能间的数学表达，即我们直观所理解的物质所处的能量状态用它所接受到的净增能量与它的空间所固定的能量的比值来表示，我们记作B，
由于微观粒子运动的速度有可能达到与光速C可比拟的程度，所以对应于高速运动的微观粒子，它的B值应该为

B=△E/（E0 +△E）

根据能间理论，物质之所以以被我们感知的这种形式存在，是因为它们在能间不断下降过程中将能量以各种形式空间固定的结果，而当它们的能间又上升到它们的形成能间之上时，被空间闭锁的各个结构层次能又能够自由的释放出来，使它的结构的子层次在新能间中处于自由状态。
所以对于能量对物质的作用，我们可以理解为以下的形式：由于能量对空间占有的根本属性，我们把作用于物质的能量称为侵扰能量，即对物质已经牢固占有的空间构成威胁的能量。侵扰能量对物质结构的固有空间形成占有欲望，而物质结构对已经被它占据的空间有一种自然的保卫本能，这种侵扰能量与物质的空间争夺就构成了物质世界的运动变化。
C
A =
2E0
△E