信号测不准原理的量子诠释
如何测定荧光量子效率
如何测定荧光量子效率 首先要有一个已知量子产率的标准物质，一般用硫酸奎宁。分别做标准物质和未知样品的吸收和荧光光谱。 Φu=Φs(Yu/Ys)(As/Au) Φu——待求物质的荧光量子产率； Φs——标准物质的荧光量子产率； Yu——待求物质的荧光积分面积； Ys——标准物质的荧光积分面积； Au——待求物质的荧光激发波长处的吸收值； As——标准物质的荧光激发波长处的吸收值。 测定激发光强度和荧光强度就可以了知道吧？ 如果已知一标准物质的量子产率，可以配置相同浓度的标准和待测物质，在相同的测量条件下，测量两者的荧光强度.未知物质的荧光量子产率=F未知/F标准*标准的量子产率。 量子效率是指发射的光子数Nf与激发时吸收的光子数NX之比,即 量子效率=Nf/NX 我们知道,一般的发光总有一定的能量损失,激发光子的能量总是大于发射光子的能量.所以,量子效率通常都是小于100%.在实际测量时我们不好去测量发射的光子数Nf与激发时吸收的光子数NX,而通常用用下面的公式求算: 量子效率=发射峰的最大发光强度/激发峰的最大发光强度 但是注意根据待测物的激发和发射波长的范围，选择不同激发和发射波长的基准物。 请问在有机电致发光中 关于量子效率中的外量子效率是如何计算的 公式是什么样子的 exp(eV/kT)=aP2+bP+c(1) 其中V为光生电压，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，e为电子电荷，a，b，c为常数。 1.Additionally,α-NPN thin film emits bright blue fluorescence(461 nm) with a quantum efficiency of 8.5%,higher than that of α-NPD(5.5%). 该化合物可发明亮的蓝色荧光(461 nm),积分球测定其薄膜荧光量子效率为8.5%,比α-NPD的5.5%高。收藏指正
测不准关系
南京师范大学泰州学院毕业论文（设计）（ 2012 届） 题目： 院（系、部）： 专业： 姓名： 学号 指导教师： 南京师范大学泰州学院教务处制
目录 1.引言 (5) 2、测不准关系的理论背景 (5) 2.1 粒子的波动性 (5) 2.2波的粒子性 (6) 3．测不准关系式的简要导出 (7) 3.1 由电子的单缝衍射导出测不准关系 (7) 3.2由量子力学中的特例导出测不准关系式 (7) 3.3由量子力学中的算符的对易关系导出测不准关系式 (7) 3.4、由量子理论的基本假定直接导出测不准关系式。 (7) 4 对测不准关系的认同与争议 (9) 4．1对测不准关系的争议 (9) 4.1.1统计解释与非统计解释 (9) 4.1.2某些力学量测不准的原因是什么 (9) 4.1.3关于名称和译名的争议 (10) 4．2对有争议问题的讨论 (10) 4.2.1关于统计解释和非统计解释 (10) 4.2.2某些力学量测不准的原因 (11) 4.2.3关于uncertainty和indeteminacy的译名问题 (11) 5 测不准关系的应用 (11) 5.1无限深势阱问题 (12) 5.2 线性谐振子问题 (13) 5.3 氢原子问题 (15) 结语 (16) 谢辞 (17) 参考文献 (17)
摘要 测不准关系是量子力学的一个基本原理，表明一个微观粒子的某些成对的物理量不可能同时具有确定的数值，例如位置与动量、时间和能量。它反映了自然界的客观规律, 反映了微观粒子的波粒二象性的基本属性。 本文主要介绍了测不准关系的理论背景，导出模式以及对测不准关系的认同与争议，重点讨论了测不准关系在量子力学上的应用。通过无限深势阱、线性谐振子、氢原子等几个模型问题的基态能量的求解，证明了测不准关系在物理量大小估算问题上具有的应用意义和价值. 关键词：测不准关系；量子力学；估算
量子力学隐变量解释的最新探索讲解学习
量子力学隐变量解释的最新探索
量子力学隐变量解释的最新探索 (作者；夏烆光) 电子邮箱：xgxia2007@https://www.360docs.net/doc/9d18952517.html, 【内容提要】：本文从贝尔不等式出发指出：因斯布鲁克验证贝尔不等式的实验结果中，存在着实验者的主观臆断成分，并提出了改进方案。随后，全面讨论了微观粒子波粒二象性的物理本质、及其隐变量理论的合理性。进而证明：在物理学中，宏观上的定域论与微观上的非定域论，二者是对立统一的。不过，二者相互对立的这一侧面，既不能否定物质世界的客观实在性；也不能否定物理学的因果规律；更不是把人的主观意识引入到量子力学之中，变成量子力学不可或缺组成部分的正当理由。 【关键词】：贝尔不等式隐变量波粒二象性广义时空相对论玻姆玻恩量子力学哥本哈根学派 引言 量子力学诞生于上个世纪20年代，是专门用于研究微观客体运动规律的物理理论。它利用波函数来表征微观客体的运动状态，或者说，它是利用统计方法来描述微观世界中物质运动规律的物理理论。在微观领域中，因为粒子的位置和动量都难以做出精确的确定，所以对可观察量来说，只能给出测量结果的统计平均值。由此而引发了量子力学的描述是否完备与可靠的诸多疑问。 在过去的100来年中，这个问题一直是两大学术派别之间尖锐对立与激烈争论的焦点。以尼尔斯·玻尔、马克斯·玻恩和沃纳·海森堡等一大批著名的物理学家为代表的“非定域论”学派认为：量子力学是完备的物理理论，量子力学的不确定原理，是量子世界的物
理本质。但是，以阿尔伯特·爱因斯坦、戴维·玻姆和路易·德布罗意等另一大批著名物理学家为代表的“定域论学派”则认为：量子力学中这种概率特征并不是量子世界的物理本质，“上帝不会掷骰子”的名言，正是爱因斯坦对非定域论学派给予的幽默反驳。当然了，定域论学派的基本观点也同样的承认，量子力学的理论结果是完全正确的，只是这个理论本身是不完备的。之所以说它是不完备的，主要原因是他们相信：在构成量子力学的波函数之中，肯定存在着某种隐藏得更深刻的物理原因，即某种“隐变量”在暗中发挥作用，只是人们目前尚未揭开这个隐变量究竟是怎样一个物理机制而已。 于是，寻找关于隐变量的量子力学解释，就成为坚信隐变量解释的物理学家们近百年来的奋斗目标。在随后的岁月里，所提出的隐变量理论至少有几十种。这其中，最具代表性的隐变量理论包括：玻姆的隐变量理论，德布罗意的导波理论，玻姆-玻布的隐变量理论，格里森的隐变量理论，等等。特别是爱尔兰物理学家贝尔（Bell .J.S），为了证实隐变量解释与概率解释孰是孰非，还专门提出了一个不等式，后命名为“贝尔不等式”，用以作为衡量隐变量理论正确与否的试金石。 一贝尔不等式的数学证明与实验验证 1、贝尔不等式的数学证明。在隐变量理论的研究中，爱尔兰物理学家约翰·贝尔（Bell .J.S）认为，必须找到一些对定域性条件、或者是对远距离系统不可分性的理论证明，并把研究结果发表在1964年的两篇论文，即《量子力学的隐变量问题》和《关于EPR佯谬》之中。为了简化证明，贝尔通过一种线性局域隐变量理论，求出单态中的两个自旋为1/2的粒子，分别地沿着两个任意指定的方向投影时的关联函数，使其对应着相应关联量的量子力学期望值。贝尔假定该体系处在“总自旋为零”的单态。这样一来，两个粒子从某个时刻起，已经处于相距很远的空间距离之上，并且以后在它们之间就不再有任何相互作用存在。他令和是空间上两个任意方向的单位矢量，粒子I沿方向自旋
量子力学的概率解释
引言：黑体辐射等实验的研究以及光谱实验的诞生，促使了人们对微观世界的不断认识。经典力学的局限性也日益显著，所面临的一些棘手的问题也越来越多。因此迫使我们不得不抛弃经典力学，而重新建立一个全新的力学体系——量子力学。该力学体系描绘了微观世界中，微观粒子的运动行为及其力学特性。 题目：量子力学的概率解释 内容摘要：在经典力学中，我们知道物体的运动可由牛顿第二定律描述： 22(((),(),()))d r F m r x t y t z t dt ==r u r r ；方程的解即为物体的动力学方程。由此方程的解： ((),(),())r x t y t z t =r ；在给定的初始条件下我们即可以知道任意时刻物体在空间所处的位 置。而在微观领域中，微观粒子的运动并不适用于上述的方程所描述。实验证明他们在某一 时刻出现在空间的哪一点上是不确定的。应该用方程μH E ψ=ψ来描述。比如电子的衍射现象，海森堡的不确定性关系，还有薛定谔为批评哥本哈根学派对量子论的观点而提出的一 个思维实验（薛定谔猫）。本文利用概率与统计的相关概念对量子力学做出一些相关的阐明，并对一些相关的问题（衍射，薛定谔猫等）进行说明。对单电子体系薛定谔方程作出较为详细的讨论，并加以例题进行进一步说明。 关键词：量子力学、概率与统计、电子衍射现象、薛定谔猫、薛定谔方程 概率统计理论的简单介绍： 随机变量X ：X 是定义在样本空间Ω上的实值函数；对面门一样本点ω，()X ω是一个实数。X 离散取值时，为离散随机变量。X 连续取值时，为连续型随机变量。本文只介绍连续型随机变量。 概率密度函数：当X 为连续型随机变量时，例如一条直线AB 如图：A 0 1 B 假设现在有一个点落到了AB 上，我们是否能问该点恰好落在0.5x =处的概率是多少？显然这是毫无意义的问题，因为该点恰好落在任意一点上的概率均为零。（基本事件的个数为无穷） 我们只能问该店落在某一区间[,]a b 上的概率是多少？例如[,][0,0.5]a b =；此时概率 10.5/12 p == 。 因此设X 是一随机变量，如果存在非负函数()f x 使得对任意满足a b -∞≤≤+∞的,a b 有 ()()b a p a X b f x dx ≤≤=?；就称()f x 是随机变量X 的概率密度函数。 显然()f x 应该具有如下性质： （1） ()1f x dx +∞ -∞ =? ；(量子力学中波函数的归一化性质) （2）()0.p X a ==于是()()()p a X b p a X b p a X b ≤≤==≤p p p ； （3）对于数集,()()A A p X A f x dx ∈= ?；
测不准关系理论推导
学号：20125041015 课程论文 学院：物理电子工程学院 专业：物理学 年级：2012级物理学班 姓名：坤 论文题目：测不准关系的理论推导 成绩：
2016 年 1 月 2 日 目录 摘要 (1) Abstract (1) 1.引言 (1) 2.历史发展 (1) 3.测不准关系实验验证 (3) 4.相关质疑 (3) 5.意义 (4) 5.1理论意义 (4) 5.2现实意义 (4) 6.总结 (4) 参考文献 (4)
测不准关系的理论推导 学生：坤学号： 学院：物理电子工程学院专业：物理学 摘要：在量子力学里，测不准关系表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式。一个微观粒子的某些物理量，如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等，不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。 关键词：波粒二象性，不确定原理 1引言 测不准原理，又称“不确定性原理”、“不确定关系”，是量子力学中的一个重要关系，也是一个相当深奥的问题[1]。表明粒子的位置与动量不可同时被确定，它反映了微观客体的特征。即一个微观粒子的某些成对的物理量不可能同时具有确定的数值。例如位置与动量、力一位角与角动量，其中一个量越确定，另一个量就越不确定。它来源于物质的波粒二象性，测不准关系是从粒子的波动性中引出来的。 2历史发展 1900年普朗克为了解释黑体辐射的实验规律提出能量量子化的概念；1905年爱因斯坦为了解释光电效应引入光子的概念；1913年玻尔提出的氢原子理论中运用光子概念构造了频率条件；1923年，德布罗意提出物质波假设：实物粒子与光相似，也具有波粒二象性。1925年6月，维尔纳·海森堡发表论文《运动与机械关系的量子理论重新诠释》创立了矩阵力学。旧量子论渐渐式微，现代量子力学正式开启[2]。海森堡在论文里提出，只有在实验里能够观察到的物理量才具有物理意义，才可以用理论描述其物理行为。海森堡抓住云室实验中观察电
量子力学中对易关系以及测不准原理思考
平面转子的转动惯量为I ,求其能量本征值。 现在很多书上比如教材《量子力学导论》都给出如下的求解：平面转子的哈密顿量H 为 2 22 2 22?? ?? - ==I I l H z ，能量本征方程为ψψE ?=H ，最后求得本征态()? π ?ψim m e 21=， 能量本征值为I m 2E 2 2m = ，,...2,1,0m ±±= 这是我见到过的书上给出的求解。我觉得求它的m E 时要用到的H 应该是I l H 2?2 =，这样求 出来的能量本征值才是转子全部的能量本征值，因为这和不确定关系，或则测不准有关，两 个求法最后的能量是不同的。由于lm lm Y l l Y l 2 2 )1(? +=，那样就有lm lm Y I l l Y H 2)1(?2 +=， 也就是能量本征值为I l l E l 2)1(2 += ，....2,1,0=l 。 和原来的I m 2E 2 2 m = 比较，也就是2m 和()1+l l 比较而已，而l l l l l m -+---=,1,...,2,1,。 只有当m=ｌ＝０时l m E E =才会成立。 当l m ≠时，两个能量不等。这在经典力学里不绝不可能的，在经典力学里我们知道转子的Ｚ方向的角动量z l 就是它所有的角动量，所以不管你用z l 还是l 结果都是一样的。但是在这里原本因该相等的能量却有一个小小的E ?，这是测不准原理在其作用，也是他量子话后特有的情况，首先[]I m l l I m I l l E 2)1(22)1(2 2 2 22 -+= - += ?，先来看看即使是l m =，也就 是磁量子数取到最大，I l E 22 = ?，那么这相比经典多出来的部分能量来自哪里？我个人认 为这是y x l l ,这时不为０所产生的。因为不确定关系说到底就是对易关系，在[]k ijk j i l i l l ε=,当j i ≠，也就是说我们不能同时知道三个方向的角动量中的任意两个，但我们可以同时知道2 ,l l z 因为他们是对易的。既然这样，这部分的能量其实是来自于y x l l ,，因为他们都不等于０了，而有一个很小的l ?，正是有这个小的l ?，才会有和经典能量比较后那个小小的能量的差别。2 2 m l l y x ≥ ??，当ｍ＝ｌ时，，不妨取 2 l l x = ?， 2 l l y = ?，照这样由这
量子力学与能带理论
量子力学与能带理论 孟令进 专业： 应用物理 班级：1411101 学号：1141100117 摘要：曾谨言先生在《量子力学》一书中用量子力学解释了能带的形成，从定态薛定谔方程出发，将原子中原子实假定固定不动，并且在结构上呈现周期性排列，那么电子则可以看成在原子实以及其他电子的周期性的势场中运动，利用定态薛定谔方程可以解出其能级结构，从而得到能带理论。 一、定态薛定谔方程 1.一维定态薛定谔方程 我们首先利用薛定谔方程解决一类简单的问题，一维定态问题，即能量一定的状态。我们设粒子质量为m ，沿着x 方向运动，势场的势能为V(x)，那么薛定谔方程可以写为 ),()(2),(222t x x V x m t x t i ψψ?? ????+??-=?? ，因为处于一定的能量E 状态，定态的波函数可以写为 /)(),(iEt e x t x -=ψψ，两式整理可得，)(x ψ满足的能量本征方程)(),()(2222x E t x x V x m ψψ=?? ????+??- ，或称为一维定态薛定谔方程。求解这个方程时，我们需要带入边界条件，连接条件。 2.定态薛定谔方程与方势垒 在经典力学当中，当一个具有能量E 的粒子射向高度为V 的势垒时，如果E>V ，则粒子能够顺利的越过这个势垒，如果E
量子力学讲义
量子力学的通俗讲座 一、粒子和波动 我们对粒子和波动的概念来自直接的经验。和粒子有关的经验对象：小到石子大到天上的星星等；和波动有关的经验对象：最常见的例子是水波，还有拨动的琴弦等。但这些还不是物理中所说的模型，物理中所谓粒子和波动是理想化的模型，是我们头脑中抽象的对象。 1.1 粒子的图像 在经典物理中，粒子的概念可进一步抽象为：大小可忽略不计的具有质量的对象，即所谓质点。质量在这里是新概念，我们可将其定义为包含物质量的多少，一个西瓜，比西瓜仔的质量大，因为西瓜里包含的物质的量更大。 为叙述的简介，我们现在可把粒子等同于质点。要描述一个质点的运动状态，我们需要知道其位置和质量（x,m ），这是一个抽象的数学表达。 但我们漏掉了时间，时间也是一个直观的概念，这里我们可把时间描述为一个时钟，我们会发现当指针指到不同位置时，质点的位置可能不同，于是指针的位置就定 义了时刻t 。有了时刻 t ，我们对质点的描述就变成了（x,t,m ），由此可定义速度v ，现在我们对质点运动状态的描述是（x,v,t,m ）。 在日常经验中我们还有相互作用或所谓力的概念，我们在地球上拎起不同质量物体时肌肉的紧张程度是不同的，或者说弹簧秤拎起不同质量物体时弹簧的拉伸程度是不同的。 以上我们对质量、时间、力等的定义都是直观的，是可以操作的。按照以上思路进行研究，最终诞生了牛顿的经典力学。这里我们可简单地用两个公式：F=ma （牛顿第二定律） 和 2 GMm F x （万有引力公式） 来代表牛顿力学。前者是质点的运动方程，用数学的语言说是一个关于位置x 的二阶微分方程，所以只需要知道初始时刻t=0时的位置x 和速度v 即可求出以后任意时刻t 质点所处的位置，即x(t)，我们称之为轨迹。 需要强调的是一旦我们知道t=0时x 和v 的精确值（没任何误差），x(t)的取值也是精确的，即我们得到是对质点未来演化的精确预测，并且这个求 解对t<0也精确成立，这意味着我们还可精确地反演质点的历史。这些结论都是由数学理论严格保证的，即轨迹是一根理想的线。 经典的多粒子系统
测不准原理
物本1201班第一小组 潘荣杰，聂姝，吕舒鹏，朱建宇，韩娟，王金凤，弥倩琴，王震，张毛毛，吴松伟 测不准原理 测不准原理是误译，更严格的叫法是不确定关系。只是在描述时用了波的描述而不是用的粒子描述，对其本身的解释并不需涉及观测。量子论就是采用波函数的观点，以薛定谔方程为假设（注意是假设，就像狭义相对论的两条基本假设一样）来构建的一个理论体系，然后它能解释实验。不确定关系简单点说是：由波函数确定的一个物理对象，对其某个力学量描述本身就会弥散（比如你要说一个波在空间什么位置，其他力学量同理，当然，不考虑处在力学量本征态的情况），两个力学量弥散的程度满足不确定关系。观测的问题是量子论年代久远而尚未得到解决的问题，一般常见的解释是波函数的塌缩。也就是在测量前，系统可能处在某个力学量的本征态或者几个本征态的叠加态上，当我们对这个力学量进行测量时，波函数将塌缩到测量值所对应的本征态上（但是，一般认为，任何一个（或者说绝大多数）力学量的本征态都是完备的，可以构成希尔伯特空间的一组基，对于测量所得到的力学量本征态而言，其对其他力学量来说可能是叠加态）这是观测对系统施加的影响。是观测将一个可能态变成另一个可能态。而不确定关系是，即使不施加观测，对于处在一个态中的粒子，它的力学量也将满足不确定性关系。不确定关系中的ΔAΔB(常见点用动量－位置就是ΔpΔx)不是指观测值与实际值的偏差，而是指力学量的统计方差平方根（如果您学过统计，波函数实际确定了力学量值的分布概率，就知道由此可以完全通过统计方法的求出方差而不用通过测量）量子力学如果根基有什么不稳定的话，在于波函数的塌缩解释而不在于不确定关系。测不准原理来源于物质的二象性。既是微粒，又是波，这是微观物体表现出来的性质，所以测不准原理是物质的客观规律，不是测量技术和主观能力的问题。
对量子力学互补性诠释的理解(一)
对量子力学互补性诠释的理解(一) 量子力学在本世纪二十年代就形成了其形式系统，然而它的物理意义，亦即对它的解释却一直众说纷纭，时至今日仍是物理学家和哲学家关注的一个中心问题。虽然在其体系形成后不久，玻尔就在玻恩的几率诠释和海森堡的测不准原理基础上，提出了系统一贯的互补性诠释并成为被普遍接受的正统诠释，但互补思想的确切内容却始终没有人能说得清，因为玻尔总是把他深奥的思想，深深藏在晦涩冗长的深思熟虑的句子和事例性的说明之中，而没有任何现成的条条款款，这就使得无论接受它的还是反对它的人都给出了各式各样不同的理解，所以互补含义亟需澄清。关于量子力学诠释研究的主要问题也都与互补性诠释密切相关（如因果性问题、几率性问题、关于测不准关系的理解问题、测量问题、完备性问题等），这些问题的澄清和解决也首先需要正确理解互补性诠释。 １．互补性诠释的逻辑结构 与互补性诠释不同的其它诠释的逻辑结构是，先设计出某种本体实在的模式，再将这种本体实在与量子力学中的某种符号联系起来，然后将这种符号按量子力学演绎的理论结果与观察结果对照来解释量子现象和量子理论。在这些解释中，观察结果不是作为解释的根据，而是作为量子力学演绎的结果。如隐变量理论先假设有因果决定性的亚量子层的隐变量的本体实在，再将这种本体实在隐变量的统计平均与量子力学中的可观察量联系起来，量子力学的理论值就代表着隐变量的
统计平均的演化结果，它与统计性的结果相对应，这样隐变量理论就将观察结果和量子力学的描述解释为客体的隐变量的统计平均的表现和对这种统计平均的变化规律的描述。统计系综诠释则先假设统计分布具有实在的客观性，它代表着微观客体的状态和特征，量子力学描述中的波函数ψ的模方就表示客体的这种统计分布，波动方程的解的模方与观察结果的统计分布相一致，表示着客体的统计分布状态。互补性诠释不从一个预先的本体实在模式的假设出发，而是直接对观察结果进行分析和解释，然后从这种对观察结果的分析中推出客体的实在特点和对它进行描述的符号的意义。当然，从一般假设能演绎出一个唯一的结果，而从观察结果只能推出客体实在的某些本质特征，不会得出唯一确定的实在模式和对它描述的符号的完全确定的意义。因为观察结果可以由各种不同的符号系统描述，即使只有一套符号，其数学演算过程也无法与实际的物理过程一一对应，而只能将演算结果与观察结果对应，所以，虽然观察是唯一确定的，但关于它的描述和解释却可以有多种。这说明解释具有一定的灵活性，允许有各种不同的关于实在的假设，但这些假设的实在并不就是真实的实在，而只是在某些方面反映着由观察结果所表征的实在。互补性诠释通过对观察结果的认识特点和描述的语义方面的分析，找到对客体和谐一致的互补描述方式，再从这种描述中找出客体的实在特点，而不是先给出一种实在的模式或图景。 互补性诠释从观察到的原子的稳定性和辐射光谱的不连续性所表征的
测不准关系理论推导
课程论文 学院：物理电子工程学院 专业：物理学 年级： 2012级物理学班 姓名：李赵坤 论文题目：测不准关系的理论推导成绩：
2016 年 1 月 2 日 目录 摘要 (1) Abstract (1) 1.引言 (1) 2.历史发展 (1) 3.测不准关系实验验证 (3) 4.相关质疑 (3) 5.意义 (4) 5.1理论意义 (4) 5.2现实意义 (4) 6.总结 (4) 参考文献 (4)
测不准关系的理论推导 学生姓名：李赵坤学号：20125041015 学院：物理电子工程学院专业：物理学 摘要：在量子力学里，测不准关系表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式。一个微观粒子的某些物理量，如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等，不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。 关键词：波粒二象性，不确定原理 1引言 测不准原理，又称“不确定性原理”、“不确定关系”，是量子力学中的一个重要关系，也是一个相当深奥的问题[1]。表明粒子的位置与动量不可同时被确定，它反映了微观客体的特征。即一个微观粒子的某些成对的物理量不可能同时具有确定的数值。例如位置与动量、力一位角与角动量，其中一个量越确定，另一个量就越不确定。它来源于物质的波粒二象性，测不准关系是从粒子的波动性中引出来的。 2历史发展 1900年普朗克为了解释黑体辐射的实验规律提出能量量子化的概念；1905年爱因斯坦为了解释光电效应引入光子的概念；1913年玻尔提出的氢原子理论中运用光子概念构造了频率条件；1923年，德布罗意提出物质波假设：实物粒子与光相似，也具有波粒二象性。1925年6月，维尔纳·海森堡发表论文《运动与机械关系的量子理论重新诠释》创立了矩阵力学。旧量子论渐渐式微，现代量子力学正式开启[2]。海森堡在论文里提出，只有在实验里能够观察到的物理量才具有物理意义，才可以用理论描述其物理行为。海森堡抓住云室实验中观察电子径迹的问题进行思考。他试图用矩阵力学为电子径迹作出数学表述，意识到关键在于电子轨道的本身有问题。人们看到的径迹并不是电子的真正轨道，而是水滴串形成的雾迹，所以人们也许只能观察到一系列电子的不确定的位置，而不是电子的准确轨道。
量子力学的发展及应用
量子力学论文题目: 量子力学发展历史及应用领域 学生姓名武术 专业电子科学与技术 学号_ 222009322072082 班级2009 级 2班 指导教师张济龙 成绩 _ 工程技术学院 2011年12 月
量子力学发展历史及应用领域 武术 西南大学工程技术学院，重庆 400716 摘要:量子力学发展至今已有一百年了，它发展的道路并不是一帆风顺的。这一百年虽是艰难的，但是辉煌的。此后，人们发现量子力学与现代科技的联系日益紧密，它的发展潜力是不能低估的。本文从两个部分逐次论述了量子力学的发展及应用。第一部分是量子力学的发展，这部分阐述了早期量子论。第二部分是量子力学的应用，这部分阐明了量子力学在固体物理和信息科学中的应用。 关键词：早期量子论；量子力学的发展；量子力学的应用 量子力学诞生至今一百年。经过一百年的发展，它由原子层次的动力学理论，已经向物理学和其他学科以及高新技术延伸。而事实上，它已超出物理学范围；它不仅是现代物质科学的主心骨，又是现代科技文明建设的主要理论基础之一。 建立在量子概念的量子力学及其物理诠释，促使人类的思想观念产生根本性转变；虽然这新概念很抽象，但就目前文明的空前繁荣而言，量子力学所产生的影响是相当广泛的。而看看量子力学的前沿性进展新貌，则会感到心驰神往。 量子力学可谓是量子理论的第二次发展层次，第一次常称作早期量子论，第三次就是量子场论。本文除了论述这三个层次以外，又说了它在现代物理乃至现代物质科学中的地位，阐述了它应用的状况。 一.量子力学的发展 19世纪末20世纪初，人们认为经典物理发展很完美的时候，一系列经典理论无法解释的现象一个接一个的发现了。经典力学时期物理学所探讨的主要是用比较直接的实验研究就可以接触到的物理现象的定理和理论。牛顿定理和麦克斯韦电磁理论在宏观和慢速的世界中是很好的自然规律。而对于微观世界的
量子检测
量子弱磁场共振检测仪 量子是具有波动能量的微粒子。它具有2大特性，即微粒子特性和高频能量波特性。量子比细胞核的核外电子还小，直径只有10-15，小到足以穿过任何一个细胞。如果把细胞比作一个地球的话，量子只有一颗露珠大小，因此它可以直接进入细胞内部，发挥深层次的、强大的作用，体现出超凡的效力。 人体是大量细胞的集合体，细胞在不断的生长、发育、分化、再生、死亡，细胞通过自身分裂，不断自我更新。成人每秒大约有2500万个细胞在进行分裂，人体内的血细胞以每分钟大约1亿个的速率在不断更新，在细胞的分裂、生长等过程中，构成细胞最基本单位的原子的原子核和核外电子这些带电体也在一刻不停地高速运动和变化之中，也就不断地向外发射电磁波。 人体所发射的电磁波信号代表了人体的特定状态，人体健康、亚健康、疾病等不同状态下，所发射的电磁波信号也是不同的，如果能测定出这些特定的电磁波信号，就可以测定人体的生命状态。 量子医学认为人生病最根本原因是原子核外电子的自旋{自旋视为一种内在性质，为粒子与生俱来带有的一种角动量，并且其量值是量子化的，无法被改变（但自旋角动量的指向可以透过操作来改变）}和轨道发生变化，既而引起构成物质的原子变化，再引起生物小分子的变化，再引起生物大分子的变化，接着引起整个细胞的变化，最后引起器官的变化。因为电子是一个带电体，当原子核外电子的自旋和轨道发生变化时，原子对外发出的电磁波就会发出变化，人体疾病和身体营养状况变化所发生的电磁波变化，其能量是极其微弱的，通常只有毫微高斯至微高斯，通过手握传感器来测定微弱磁场的频率和能量，经仪器放大、计算机处理后与仪器内部设置的疾病、营养指标的标准量子共振谱比较，输出相应的量价值，其量价值的大小标志着疾病性质、程度和营养水平等。这就有点类似于收音机收听电台的原理，空中有很多无线电波，如果要收听某个指定的电台，那就把收音机调至该频率，这时就发生共振，就能收听到该电台，量子共振就是利用该原理进行检测。10000 高斯 = 1 特思拉 1 特斯拉 = 1000 毫特思拉 = 1000000 微特斯拉，所以10 高斯 = 1毫特斯拉 人体磁场属于生物磁场的范畴.就人体磁场产生与测定的研究而言,它的历史并不长,大约三十年左右,现处于发展过程中.由于人体的磁场信号非常微弱,又常常处
§16.6 测不准原理
(图16.6a )一束水珠穿过单缝 （图16.6b ）一束光子穿过单狭缝 §16.6 测不准原理 在本教程即将结束时，再次强调微观粒子与宏观质点的不同特点． （一）宏观质点的位置坐标与动量的关系 在经典力学中，一个宏观质点的运动状态，可用 位置坐标、动量，以及运动轨道等概念来描述．已知 一质点在某时刻的坐标和动量，以及它所在力场的性 质，则可按牛顿运动定律求得它在任一时刻的坐标和 动量，以及任一段时间内的运动轨道． 看一个简单的例子，如（图16.6a ），设有一高压 水枪，射出一束水注，沿着y 轴方向，垂直投射在一 个宽为b 的单缝中．这束水珠穿过单缝后，冲击在垂直于y 轴的屏上Q 0点附近．（假设不计水珠所受重力，以及被缝的边缘阻挡的水珠）．当缝 的宽度b 缩小一些时，通过缝的水珠的位置总的来说都是互相接近一些的．当缝的宽度b 增大一些时，穿过缝的水珠的位置却是互相离开一些的．但是，不论缝中水珠的位置互相接近或离开，对它们的动量的大小和方向不会有影响．这是我们的常识可以得出的结论，也与经典力学一致． （二）光子的位置坐标与动量的关系 如（图16.6b ），设有一束光子穿过宽度为a 的单狭缝．在屏上相当宽的范围，将出现衍射条纹．这就是第三篇§12.5所说的光的单缝衍射条纹，这是光的波粒二象性应有的结果． 如（图16.6b ），设Q 1与Q －1为此单缝衍射条 纹的第一级极小位置，则Q 1至Q －1范围内便是中央 亮纹的位置．光波的大部分能量投射在中央亮纹， 也就是说，穿过狭缝的光子，大多数到达中央亮纹． 设Q 1所对应的偏角为1?，此束光子的波长为 λ，则按单缝衍射公式可得如下关系： 〔单缝衍射第一级极小位置的偏角1?〕 a sin 1?= λ （16.6.1） 此式表明：a 值较小，则1?值较大．也就是说，当光子通过狭缝时，彼此的位置比较靠近，则它们射到屏上的分散范围就比较大． 从光子的动量变化，也可看出它们的衍射情况．在进入狭缝时，光子的动量都等于p ，方向都与y 轴一致，即y p p =、0p x =．穿过狭缝射向中央亮纹的光子，它们的方向分散在偏角－1?到1?范围内．也就是说，从狭缝穿出的光子，它们的动量的x 轴分量x p ，其数值的分布范围为0≤x p ≤p sin 1?．光子的x p 值之间的最大差值△x p =p sin 1?－0=p sin 1?．此△x p 称为x p 的测不准量．如果考虑到还有光子会射到中央亮纹以外，则x p 的测不准量△x p 的关系式应写成：△x p ≥p sin 1?． 光子在狭缝中的位置坐标x 之间的最大差值△x ，显然等于缝宽a ．也就是说，x 的测不准量△x=a ．
对量子力学互补性诠释的理解
对量子力学互补性诠释的理解 量子力学在本世纪二十年代就形成了其形式系统，然而它的物理意义，亦即对它的解释却一直众说纷纭，时至今日仍是物理学家和哲学家关注的一个中心问题。虽然在其体系形成后不久，玻尔就在玻恩的几率诠释和海森堡的测不准原理基础上，提出了系统一贯的互补性诠释并成为被普遍接受的正统诠释，但互补思想的确切内容却始终没有人能说得清，因为玻尔总是把他深奥的思想，深深藏在晦涩冗长的深思熟虑的句子和事例性的说明之中，而没有任何现成的条条款款，这就使得无论接受它的还是反对它的人都给出了各式各样不同的理解，所以互补含义亟需澄清。关于量子力学诠释研究的主要问题也都与互补性诠释密切相关（如因果性问题、几率性问题、关于测不准关系的理解问题、测量问题、完备性问题等），这些问题的澄清和解决也首先需要正确理解互补性诠释。 １．互补性诠释的逻辑结构 与互补性诠释不同的其它诠释的逻辑结构是，先设计出某种本体实在的模式，再将这种本体实在与量子力学中的某种符号联系起来，然后将这种符号按量子力学演绎的理论结果与观察结果对照来解释量子现象和量子理论。在这些解释中，观察结果不是作为解释的根据，而是作为量子力学演绎的结果。如隐变量理论先假设有因果决定性的亚量子层的隐变量的本体实在，再将这种本体实在隐变量的统计平均与量子力学中的可观察量联系起来，量子力学的理论值就代表着隐变量的统计平均的演化结果，它与统计性的结果相对应，这样隐变量理论就将观察结果和量子力学的描述解释为客体的隐变量的统计平均的表现和对这种统计平均的变化规律的描述。统计系综诠释则先假设统计分布具有实在的客观性，它代表着微观客体的状态和特征，量子力学描述中的波函数ψ的模方就表示客体的这种统计分布，波动方程的解的模方与观察结果的统计分布相一致，表示着客体的统计分布状态。互补性诠释不从一个预先的本体实在模式的假设出发，而是直接对观察结果进行分析和解释，然后从这种对观察结果的分析中推出客体的实在特点和对它进行描述的符号的意义。当然，从一般假设能演绎出一个唯一的结果，而从观察结果只能推出客体实在的某些本质特征，不会得出唯一确定的实在模式和对它描述的符号的完全确定的意义。因为观察结果可以由各种不同的符号系统描述，即使只有一套符号，其数学演算过程也无法与实际的物理过程一一对应，而只能将演算结果与观察结果对应，所以，虽然观察是唯一确定的，但关于它的描述和解释却可以有多种。这说明解释具有一定的灵活性，允许有各种不同的关于实在的假设，但这些假设的实在并不就是真实的实在，而只是在某些方面反映着由观察结果所表征的实在。互补性诠释通过对观察结果的认识特点和描述的语义方面的分析，找到对客体和谐一致的互补描述方式，再从这种描述中找出客体的实在特点，而不是先给出一种实在的模式或图景。 互补性诠释从观察到的原子的稳定性和辐射光谱的不连续性所表征的量子性出发，以量子公设作为其理论的出发点来构建对具有量子性的原子客体的合理描述。量子公设本身意味着过程的非连续性、个体性，也就意味着观察过程中仪器与客体的相互作用过程是不可细分的，观察结果中必然包含了仪器及其对客
量子力学诠释问题(一)
量子力学诠释问题（一） 作者：孙昌璞( 中国工程物理研究院研究生院北京北京计算科学研究中心) 1 引言：量子力学的二元结构和其发展的二元状态上世纪二十年代创立的量子力学奠定了 人类认识微观世界的科学基础，成功地解释和预言了各种相关物理效应。然而，关于波函数的意义，自爱因斯坦和玻尔旷世之争以来众说纷纭，并无共识。直到今天，量子力学发展还是处在这样一种二元状态。对此有人以玻尔的“互补性”或严肃或诙谐地调侃之，以“shut up and calculate”的工具主义观点处之以举重若轻。这样一个二元状态主要是由于附加在玻恩几率解释之上的“哥本哈根诠释”之独有的部分：外部经典世界存在是诠释量子力学所必需的，是它产生了不服从薛定谔方程幺正演化的波包塌缩，使得量子力学二元化了。今天，虽然波包塌缩概念广被争议，它导致的后选择“技术”却被广泛地应用于量子信息技术的各个方面，如线性光学量子计算和量子离物传态的某些实验演示。早年，薛定谔曾经写信严厉批评了当时的物理学家们，他在给玻恩的信中写到：“我确实需要给你彻底洗脑……你轻率地常常宣称哥本哈根解释实际上已经被普遍接受，毫无保留地这样宣称，甚至是在一群外行人面前——他们完全在你的掌握之中。这已经是道德底线了……你真的如此确信人类很快就
会屈从于你的愚蠢吗？”1979 年，Weinberg在《爱因斯坦的错误》一文中批评了玻尔对测量过程的不当处理：“量子经典诠释的玻尔版本有很大的瑕疵，其原因并非爱因斯坦所想象的。哥本哈根诠释试图描述观测(量子系统)所发生的状况，却经典地处理观察者与测量的过程。这种处理方法肯定不对：观察者与他们的仪器也得遵守同样的量子力学规则，正如宇宙的每一个量子系统都必须遵守量子力学规则。”“哥本哈根诠释可以解释量子系统的量子行为，但它并没有达成解释的任务，那就是应用波函数演化方程于观察者和他们的仪器。”最近温伯格又进一步强调了他对“标准”量子力学的种种不满。在量子信息领域，不少人不加甄别地使用哥本哈根诠释导致的“后选择”方案，其可靠性令人怀疑！其实，在量子力学幺正演化的框架内，多世界诠释不引入任何附加的假设，成功地描述了测量问题。由于隐变量理论在理论体系上超越了量子力学框架，本质上是比量子力学更基本的理论，所以本文对Bell 不等式不作系统讨论。自上世纪八十年代初，人们先后提出了各种形式迥异的量子力学新诠释，如退相干、自洽历史、粗粒化退相干历史和量子达尔文主义，但实际上都是多世界诠释的拓展和推广。2 哥本哈根诠释及其推论哥本哈根诠释的核心内容是“诠释量子世界，外部的经典世界必不可少”。波函数描述微观系统的状态，遵循态叠加原理，即：如果|?1>
不确定性原理(非平稳作业)
学生：李洋学号：2014524019 不确定性原理（Uncertainty principle），又称“测不准原理”、“不确定关系”。傅立叶变换导出的基本关系：若复函数f（x）与F（k）构成傅立叶变换对，且已由其幅度的平方归一化（即f*(x)f(x)相当于x的概率密度；F*(k)F(k)/2π相当于k的概率密度，*表示复共轭），则无论f(x)的形式如何，x与k标准差的乘积ΔxΔk不会小于某个常数（该常数的具体形式与f(x)的形式有关）。海森堡证明，对易关系可以推导出不确定性，或者，使用玻尔的术语，互补性：不能同时观测任意两个不对易的变量；更准确地知道其中一个变量，则必定更不准确地知道另外一个变量。该原理表明：一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。「不确定性原理」也有了新的形式。在连续情形下，我们可以讨论一个信号是否集中在某个区域内。而在离散情形下，重要的问题变成了信号是否集中在某些离散的位置上，而在其余位置上是零。数学家给出了这样有趣的定理： 一个长度为N 的离散信号中有a 个非零数值，而它的傅立叶变换中有 b 个非零数值，那么a+b ≥ 2√N。也就是说一个信号和它的傅立叶变换中的非零元素不能都太少。但是借助不确定性原理，却正可以做到这一点！原因是我们关于原信号有一个「很多位置是零」的假设。那么，假如有两个不同的信号碰巧具有相同的K 个频率值，那么这两个信号的差的傅立叶变换在这K 个频率位置上就是零。另一方面，因为两个不同的信号在原本的时空域都有很多值是零，它们的差必然在时空域也包含很多零。不确定性原理（一个函数不能在频域和时空域都包含很多零）告诉我们，这是不可能的。 在传统的信号理论中，频域空间和原本的时空域相比，信息量是一样多的，所以要还原出全部信号，必须知道全部的频域信息，就象是要解出多少个未知数就需要多少个方程一样。我的理解：测量物必然改变被测物，在微观世界的测量，改变值无法忽略，物质是否具有确定性是不可知的。不确定性原理是世界自身存在的原理，与测量与否没有关系。 王老师，我所研究的领域是微弱信号检测，研究传感器自身噪声，并且通过仿真模拟。 领域相关期刊：电子学报
(完整word版)量子力学名词解释全集
1．波粒二象性 ： 一切微观粒子均具有波粒二象性（2分），满足νh E =（1分），λh P =（1分），其中E 为能量，ν为 频率，P 为动量，λ为波长（1分）。 2、测不准原理 ： 微观粒子的波粒二象性决定了粒子的位置与动量不能同时准确测量（2分），其可表达为：2/P x x η≥??，2 /P y y η≥??，2/P z z η≥??（2分），式中η（或h ）是决定何时使用量子力学处理问题的判据（1 分）。 3、定态波函数 ： 在量子力学中，一类基本的问题是哈密顿算符不是时间的函数（2分），此时，波函数)t ,r (ρψ可写成r ρ函数和t 函数的乘积，称为定态波函数（3分）。 4、算符 使问题从一种状态变化为另一种状态的手段称为操作符或算符（2分），操作符可为走步、过程、规则、数学算子、运算符号或逻辑符号等（1分），简言之，算符是各种数学运算的集合（2分）。 5、隧道效应 在势垒一边平动的粒子，当动能小于势垒高度时，按经典力学，粒子是不可能穿过势垒的。对于微观粒子，量子力学却证明它仍有一定的概率穿过势垒（3分），实际也正是如此（1分），这种现象称为隧道效应（1分）。 6、宇称 宇称是描述粒子在空间反演下变换性质的相乘性量子数，它只有两个值 ＋1和－1 （1分）。如果描述某一粒子的波函数在空间反演变换(r→－r)下改变符号，该粒子具有奇宇称(P ＝－1 )（1分），如果波函数在空间反演下保持不变，该粒子具有偶宇称(P ＝＋1) （1分），简言之，波函数的奇偶性即宇称（2分）。 7、Pauli 不相容原理 自旋为半整数的粒子（费米子）所遵从的一条原理，简称泡利原理（1分）。它可表述为全同费米子体系中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于相同的单粒子态（1分）。泡利原理又可表述为原子内不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的4个量子数n 、l 、ml 、ms ，该原理指出在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子，即一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子（3分）。 8、全同性原理： 全同粒子的不可区分性（1分）使得其组成的体系中，两全同粒子相互代换不引起物理状态的改变（4分）。 9、输运过程： 扩散（1分）、热传导（1分）、导电（1分）、粘滞现象（1分）（系统内有宏观相对运动，动量从高速区域向低速区域的传递过程）统称为输运过程，这是一个不可逆过程（1分） 10、选择定则： 偶极跃迁中角量子数与磁量子数（1分）需满足的选择定则为1±=?l （2分）， 1 ,0±=?m （2分） 11、微扰理论 在量子力学中求近似解（1分）的一种方法，核心是先求解薛定谔方程（2分），再引入微小附加项来修正