史特恩盖拉赫实验证实了什么 斯特恩盖拉赫实验报告

斯特恩盖拉赫实验原理

斯特恩盖拉赫实验原理

史特恩盖拉赫实验证实了什么 斯特恩盖拉赫实验报告

斯特恩盖拉赫实验原理是物理学中的一项基本原理，它阐述了关于电子和原子核的基本性质及其相互作用的理论。斯特恩和盖拉赫在1922年提出这个原理，使我们更加深入地理解了量子力学、原子物理学和粒子物理学等方面的知识。本文将详细介绍斯特恩盖拉赫实验原理。

实验过程

斯特恩盖拉赫实验是一个经典的实验室实验，主要是通过磁场作用于一束原子束，从而观察到原子的行为。磁场会让原子束分成两个束，这两个束会分别被到不同的屏幕上形成两个不同的斑纹。这种实验方法在当时是一种先进的实验技术，它首次证实了电子的自旋现象。

实验结果

斯特恩盖拉赫实验结果表明，原子中所含的电子具有自旋现象，这种自旋现象可以表现为电子在磁场中所表现出来的性质。这个实验结果对于当时的物理界来说是很重要的，因为它使得科学家们重新审视了传统物理学的理论框架，并为量子力学等后来的领域提供了一个良好的出发点。

实验原理

斯特恩盖拉赫实验的核心原理在于电子会产生磁性，它们在磁场中的行为起决定性的作用，从而导致原子束在磁场中分裂成两束，这是实验过程中观测到的重要现象。这种自旋现象是评估量子力学中单个粒子行为的重要工具。

科学意义

斯特恩盖拉赫实验结果的重要意义在于它揭示了原子中电子的自旋现象，这种现象可以表现为电子在磁场中所表现出来的性质。它重新定义了传统物理学的理论框架，为量子力学等后来的领域提供了一个良好的出发点。

总之，斯特恩盖拉赫实验原理已经成为现代物理学的实验基础，在各种领域有着广泛的应用。从科学的角度来看，斯特恩盖拉赫实验原理的发现为我们诠释了自然界中的许多难解之谜，对整个物理学产生了深远的影响。

奥托·斯特恩的人物成就

斯特恩早年的研究是在理论物理领域，在统计热力学与量子理论方面有一些重要论文；从1919年他开始转向实验物理，由他研发和使用的分子束方法成为研究分子、原子、原子核性质的有力工具，该方法初的意图是为了证明气体速率分布的麦克斯韦定律 。1922年他同·盖拉赫合作，做了磁场对磁矩的作用力使原子发生偏转的斯特恩-盖拉赫实验，而后又测量了包括质子在内的亚原子粒子的磁矩；1929年的氢、氦射线衍射实验是对原子和分子的波性质的精彩演示 。

斯特恩盖拉赫实验为什么不可以用电子

电子可能会干扰实验结合。

斯特恩盖拉赫实验，简单地说，就是让银原子通过非均匀磁场，观察其磁矩在非均匀磁场中的受力和偏转情况，该实验所包含的物理概念，原子磁矩取值和自旋磁矩取值无法同时确定，而在经典力学中可以同时确定，这正是量子力学区别于经典力学的本质特征，体现为海森堡不确定性关系，或者狄拉克非对易代数。

斯特恩-盖拉赫实验

你的问题本身就有问题。在你的提问中，你强加给我们一个思想：银原子磁矩应与磁场平行，所以应为不对称的两条斑纹。

而这个思想不是正确的。你为什么会有这个推论呢？

银原子磁矩应该是与磁场方向 有正平行的，有反平行的。并且银原子受力为：f = Uz dB/dz

Uz 有两个值，一正一负，（相等），所以当然是上下对称的两条斑纹了。

斑纹形状是对称的，但是深浅程度是不对称的。但你似乎是在认为 形状也不是对称的。你的认为 有错误。

关于量子力学不确定性原理

量子力学中的不确定性和决定论是互相对立又互相互补的，不确定性讲的是“共轭量”，如动量和位置，能量与时间，当我们观测其中的一个量时，另一个量的不准确性就变为无穷大，即我们失去了对它的全部信息。这就是不确定性。而决定论则是说我无论在什么时候都可以知道（假使我有足够的计算量和技术）宇宙中从古至今的一切，甚至可以严格的推出以后的，可是，我们的决定论如今已离我们远去，蝴蝶效应，混沌（也属于不确定原理）把这个世界搞得一塌糊涂。所以说，我们无法精确的得到一个微观粒子的动量与位置，这不是我们的错，是上帝不允许我们知道这个世界的全部秘密（经典物理中如果这样说，会挨打的）。然而，不确定性在宏观上已经是可以忽略的一个值，所以我们不应担心他会影响到我们的生活。我个人不相信不确定原理，这个我会证明的。假使有一天，我们突破了上帝的允许，精确的指导了每个粒子的精确状态，并且有了充分的计算力，预测每一个粒子的未来和探究其过去，当然是可行的了。

后，我简述一下我的证明：

粒子在我们没有观测它的时候会按照波函数散开，而当我们观测它时，波函数即坍缩成为粒子状态，可我们如果已经知道了测量结果（在未观测前），波函数由该如何进行坍缩？这个过程并不是随机的，而是已经确定的了。（我只是一个中学生，如果我的话不严谨，请指出，谢谢）

又名“测不准原理”、“不确定关系”,英文"Uncertainty principle"，是量子力学的一个基本原理，由德国物理学家海森堡于1927年提出。

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。测量一对共轭量的误的乘积必然大于常数 h/2π （h是普朗克常数）是海森伯在1927年首先提出的，它反映了微观粒子运动的基本规律，是物理学中又一条重要原理。

海森伯在创立矩阵力学时，对形象化的图象采取否定态度。但他在表述中仍然需要“坐标”、“速度”之类的词汇，当然这些词汇已经不再等同于经典理论中的那些词汇。可是，究竟应该怎样理解这些词汇新的物理意义呢？海森伯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，可是没有成功。这使海森伯陷入困境。他反复考虑，意识到关键在于电子轨道的提法本身有问题。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，水滴远比电子大，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。因此，在量子力学中，一个电子只能以一定的不确定性处于某一位置，同时也只能以一定的不确定性具有某一速度。可以把这些不确定性限制在小的范围内，但不能等于零。这就是海森伯对不确定性初的思考。据海森伯晚年回忆，爱因斯坦1926年的一次谈话启发了他。爱因斯坦和海森伯讨论可不可以考虑电子轨道时，曾质问过海森伯：“难道说你是认真相信只有可观察量才应当进入物理理论吗？”对此海森伯答复说：“你处理相对论不正是这样的吗？你曾强调过时间是不许可的，仅仅是因为时间是不能被观察的。”爱因斯坦承认这一点，但是又说：“一个人把实际观察到的东西记在心里，会有启发性帮助的……在原则上试图单靠可观察量来建立理论，那是完全错误的。实际上恰恰相反，是理论决定我们能够观察到的东西……只有理论，即只有关于自然规律的知识，才能使我们从感觉印象推论出基本现象。”

海森伯在1927年的论文一开头就说：“如果谁想要阐明‘一个物体的位置’（例如一个电子的位置）这个短语的意义，那么他就要描述一个能够测量‘电子位置’的实验，否则这个短语就根本没有意义。”海森伯在谈到诸如位置与动量，或能量与时间这样一些正则共轭量的不确定关系时，说：“这种不确定性正是量子力学中出现统计关系的根本原因。”

海森伯测不准原理是通过一些实验来论证的。设想用一个γ射线显微镜来观察一个电子的坐标，因为γ射线显微镜的分辨本领受到波长λ的限制，所用光的波长λ越短，显微镜的分辨率越高，从而测定电子坐标不确定的程度△q就越小，所以△q∝λ。但另一方面，光照射到电子，可以看成是光量子和电子的碰撞，波长λ越短，光量子的动量就越大，所以有△p∝1/λ。经过一番推理计算，海森伯得出：△q△p＝h/4π。海森伯写道：“在位置被测定的一瞬，即当光子正被电子偏转时，电子的动量发生一个不连续的变化，因此，在确知电子位置的瞬间，关于它的动量我们就只能知道相应于其不连续变化的大小的程度。于是，位置测定得越准确，动量的测定就越不准确，反之亦然。”

海森伯还通过对确定原子磁矩的斯特恩-盖拉赫实验的分析证明，原子穿过偏转所费的时间△T越长，能量测量中的不确定性△E就越小。再加上德布罗意关系λ＝h/p，海森伯得到△E△T＜h，并且作出结论：“能量的准确测定如何，只有靠相应的对时间的测不准量才能得到。”

海森伯的测不准原理得到了玻尔的支持，但玻尔不同意他的推理方式，认为他建立测不准关系所用的基本概念有问题。双方发生过激烈的争论。玻尔的观点是测不准关系的基础在于波粒二象性，他说：“这才是问题的核心。”而海森伯说：“我们已经有了一个贯彻一致的数学推理方式，它把观察到的一切告诉了人们。在自然界中没有什么东西是这个数学推理方式不能描述的。”玻尔则说：“完备的物理解释应当地高于数学形式体系。”

玻尔更着重于从哲学上考虑问题。1927年玻尔作了《量子公设和原子理论的新进展》的演讲，提出的互补原理。他指出，在物理理论中，平常大家总是认为可以不必干涉所研究的对象，就可以观测该对象，但从量子理论看来却不可能，因为对原子体系的任何观测，都将涉及所观测的对象在观测过程中已经有所改变，因此不可能有单一的定义，平常所谓的因果性不复存在。对经典理论来说是互相排斥的不同性质，在量子理论中却成了互相补充的一些侧面。波粒二象性正是互补性的一个重要表现。测不准原理和其它量子力学结论也可从这里得到解释。

其实这是因为我们通过所谓的测量导致的...

更一般的说其实这个测量并不是建立在普通的3唯或者4唯的时空中的测量

而是在n唯的Hillbert空间中的测量，这个空间中的基矢量都是正交的...

由于量子力学的前提假设中有一条是要求所得到的波函数的平方式概率，所以要求定义态矢量是平房可积分的..那么自然的空间就只能是lp(p=2)的空间也就是Hillbert空间了...

至于为什么是不确定呢？其实不确定就是因为在普通的Descartes坐标中动量和位置是关联的自然无法测量准确，而在Hillbert空间中本质上时可以测量准确的..但是实际上这也是在不同的基矢的前提下的，所以实际上同时测量本身就是无意义的...

所以说本质上与技术无关..微观粒子是非决定论的...这也是我们区分微观和宏观的所谓的大和小的界限

微观的粒子只有统计效果成为宏观的才是所谓的决定...

本质上不可能精确测量每一个粒子..粒子是要符合全同性的...

动量p和位矢r是确定粒子状态的两个量。

而量子力学中海森堡证明通过测量无法同时确定这两者。记p的误为dp，r的误为dr，则dpdr>=h/（4pi）(pi=3.14159265...,h为普朗克常数)。测量完全精确的时候dpdr=h/（4pi）

很明显，量子理论与决定论是矛盾的。不确定性指的是一个电子不可能同时准确的测出动量（p)与位置(q)，更具海森堡的矩阵力学，，轨道与轨道能使不存在的，存在的只有能量与轨道，由此可以确定两个矩阵，但很明显矩阵不满换律，所以原因只有一个，就是p与q不能同时准确测量。而且p与q的乘积大于一个定值，所以，我们永远也不可能准确测量一个粒子，因为不是测量技术问题，而是原理不允许。

不确定性是根据矩阵而来 AB不等于BA 这说明 总之后就是说

我们永远也不可能同时准确的测量一个粒子的动量与位置 ，因为我们

我们进行测量的本身 就影响了另一个量。

比如我们测量粒子的位置 ，因为无法看见 用一个光子去测一下 因为光子

要对粒子产生影响 所以动量就不准了 就算是将来有了高科技也不行

因为不确定原理就是我们世界的基本定理 精确测量就是从理论讲不可能的

是不是说我们无法精确地测量粒子的状态？

是，但是也不是。看你怎么定义粒子的状态。在量子力学里确定粒子的状态必须确定其在空间-时间中每一点的概率。那么从这个意义上讲，粒子的状态可以精确测量，只不过是以概率的形式，而且需要测量无限次。

这是不是说我们的测量技术还不够呢？这个与测量手段无关，是物质本身的性质。

终我们能够根据粒子现在的状态而预测粒子的未来的状态？ 能，但是要求得到我所说的粒子在空间-时间每一点的概率分布。这个在理论预测上还比较现实，但是实际测量时不可能做到。

那么不确定性原理与决定论矛盾吗？不矛盾，因为概率分布是确定，及空间-时间的整体性质是确定的。而我们只要计算平均值就可以得到确定的结果。只是对于单次测量而言，结果不确定而已。