题目
电视机显像管中运动的电子,假定加速电压为 1000 , (V),电子运动速度的不确定度 Delta v 为 v 的 10%,判断电子的波性对荧光屏上成像有无影响?
电视机显像管中运动的电子,假定加速电压为 $1000 \, \text{V}$,电子运动速度的不确定度 $\Delta v$ 为 $v$ 的 $10\%$,判断电子的波性对荧光屏上成像有无影响?
题目解答
答案
1. 根据 $ v = \sqrt{\frac{2eU}{m}} $,得 $ v \approx 1.875 \times 10^7 \, \text{m/s} $。
2. $ \Delta v = 0.1v = 1.875 \times 10^6 \, \text{m/s} $,$ \Delta p = m \Delta v \approx 1.71 \times 10^{-24} \, \text{kg·m/s} $。
3. 根据 $ \Delta x \approx \frac{\hbar}{2 \Delta p} $,得 $ \Delta x \approx 3.1 \times 10^{-11} \, \text{m} $。
4. $ \Delta x \ll d \approx 10^{-3} \, \text{m} $,故电子波性对成像无影响。
相速度 $ u = \frac{\omega}{k} $ 表示波相位传播速度,群速度 $ v_g = \frac{d\omega}{dk} $ 表示波包中能量或信息传播速度。两者在非色散介质中相等,但在色散介质中可能不同。
波函数 $ \psi(x, t) $ 的模方 $ |\psi(x, t)|^2 $ 表示粒子在 $ (x, t) $ 处的概率密度,需满足归一化条件 $ \int |\psi(x, t)|^2 \, dx = 1 $。
结论:电子的波性对荧光屏成像无显著影响。