Волновые свойства частиц. Соотношение неопределенностей

В. Гейзенберг, анализируя мысленный эксперимент с рентгеновским микроскопом заключил, что существует количественная связь между неопределенностью координаты и неопределенностью импульса микрочастицы (электрона), а именно: произведение неопределенностей этих величин больше величины порядка кванта действия =1.054×10^-34 Дж×с:

> .

Из соотношения неопределенностей Гейзенберга следует, что координата и импульс частицы не могут одновременно иметь определенные значения и это делает невозможным классическое описание состояния микрочастицы. Соотношение неопределенностей - математическое выражение наличия у частиц как корпускулярных, так и волновых свойств. Из него непосредственно следует необходимость вероятностного описания состояния частицы.

Соотношение между корпускулярными и волновыми свойствами частицы, обладающей энергией E и импульсом , дается соотношениями де Бройля, которые сопоставляют этим величинам частоту и волновой вектор соответствующего волнового процесса:

Квантовая механика учитывает волновые свойств частиц, которые не рассматриваются в классической механике Ньютона. Соотношение между квантовой и классической механикой аналогично соотношению между волновой и геометрической оптикой. Если длина волны де Бройля соизмерима с размерами системы, то необходимо использовать квантовый подход, если размер системы много больше длины волны частицы, то достаточно использовать методы классической механики. Для того, чтобы установить какой физикой, квантовой или классической, необходимо описывать состояние частицы в заданном силовом поле можно использовать и другой подход. Если в условиях данной задачи физические величины размерности действия значительно больше кванта действия , то применима классическая механика, если эти величины соизмеримы, то необходимо применять квантовую механику.