《（全國通用版）2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第4節(jié) 概率波 第5節(jié) 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第4節(jié) 概率波 第5節(jié) 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5.ppt（32頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第十七章,波粒二象性,第四節(jié)概率波 第五節(jié)不確定性關(guān)系,學(xué) 習(xí) 目 標,知 識 導(dǎo) 圖,課 前 預(yù) 習(xí),1經(jīng)典的粒子 在經(jīng)典物理學(xué)的概念中， 粒子有一定的________大小，有一定的________，有的還有電荷。其運動的基本特征是：任意時刻有確定________和________以及在空間的確定________。 2經(jīng)典的波 經(jīng)典的波在空間中是彌散開來的，其特征是具有________和________，也就是具有________的周期性。,知識點 1,經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波,空間,質(zhì)量,位置,速度,軌道,頻率,波長,時空,1光波是概率波 光子落在各點的概率是不一樣的，即光子落在明紋處的概率_
2、_____，落在暗紋處的概率______。這就是說，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)律確定。所以，從光子的概念上看，光波是一種__________。 2物質(zhì)波也是概率波 對于電子和其他微觀粒子，單個粒子的位置是__________的，但在某點附近出現(xiàn)的概率的大小可以由________的規(guī)律確定。對于大量粒子，這種概率分布導(dǎo)致確定的宏觀結(jié)果，所以物質(zhì)波也是__________。,知識點 2,概率波,大,小,概率波,不確定,波動,概率波,1概念 在經(jīng)典力學(xué)中，一個質(zhì)點的位置和動量是可以同時____________的，在量子理論建立之后，要同時測出微觀粒子的________和________，是
3、不太可能的。我們把這種關(guān)系叫做不確定性關(guān)系。 2表達式 利用數(shù)學(xué)方法對微觀粒子的運動進行分析可以知道，如果以x表示粒子位置的不確定量，以p表示粒子在x方向上的動量的不確定量，那么 xp______ 式中h 是普朗克常量。這就是著名的不確定性關(guān)系，簡稱不確定關(guān)系。,知識點 3,不確定性關(guān)系,精確測定,位置,動量,判一判 (1)經(jīng)典的粒子的運動適用牛頓第二定律。() (2)經(jīng)典的波在空間傳播具有周期性。() (3)經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波研究對象相同。() (4)光子通過狹縫后落在屏上的位置是可以確定的。() (5)光子通過狹縫后落在屏上明紋處的概率大些。() (6)電子通過狹縫后運動的軌跡是確定的。
4、(), ,CD,想一想 在雙縫干涉實驗中，某光子打在光屏上的落點能預(yù)測嗎？大量的光子打在光屏上的落點是否有規(guī)律？請用概率波的觀點解釋雙縫干涉圖樣的形成。 答案：在光的雙縫干涉實驗中，某個光子打在光屏上的落點根本不能預(yù)測，但大量光子打在光屏上將形成明暗相間的干涉條紋，這說明光子落在各點的概率是不一樣的，光子落在明條紋處的概率大，落在暗條紋處的概率小，光子在空間出現(xiàn)的概率遵循波動規(guī)律，所以光波是一種概率波。,課 內(nèi) 探 究,如圖所示是雙縫干涉的圖樣，我們?nèi)绾斡霉獾牟６笮詠斫忉屇兀?探究一對概率波的理解,,,提示：圖a中表示曝光時間很短的情況，在膠片上出現(xiàn)的是隨機分布的光點。延長膠片曝光的時
5、間，就會出現(xiàn)如圖b所示的圖樣。從圖中可以看出，光子在某些條形區(qū)域出現(xiàn)的概率增大，這些區(qū)域是光波通過雙縫后產(chǎn)生相干振動加強的區(qū)域；而落在其他一些條形區(qū)域的概率很小，這些區(qū)域是光波通過雙縫后產(chǎn)生相干振動減弱的區(qū)域。曝光的時間越長，圖樣就越清晰(如c圖所示)，這說明，可以用光子在空間各點出現(xiàn)的概率，來解釋光的干涉圖樣，即認為光是一種概率波。,1單個粒子運動的偶然性 我們可以知道粒子落在某點的概率，但不能預(yù)言粒子落在什么位置，即粒子到達什么位置是隨機的，是預(yù)先不確定的。 2大量粒子運動的必然性 由波動規(guī)律，我們可以準確地知道，大量粒子運動時的統(tǒng)計規(guī)律，因此我們可以對宏觀現(xiàn)象進行預(yù)言。,3概率波體現(xiàn)了波
6、粒二象性的和諧統(tǒng)一 概率波的主體是光子、實物粒子，體現(xiàn)了粒子性的一面；同時粒子在某一位置出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配，體現(xiàn)了波動性的一面，所以說，概率波將波動性和粒子性統(tǒng)一在一起。,特別提醒：(1)在雙縫干涉和單縫衍射的暗紋處也有光子到達，只是光子數(shù)“特別少”。 (2)要理解統(tǒng)計規(guī)律，對統(tǒng)計規(guī)律的認識是理解概率波的前提。,(多選)在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的95%以上；假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫，那么該光子() A一定落在中央亮紋處B一定落在亮紋處 C可能落在暗紋處D落在中央亮紋處的可能性最大,典例 1,CD,解題指導(dǎo)：(1)概率大小只表明事件發(fā)生的可能性，實際情況如
7、何，則不確定。 (2)大量光子的行為易表現(xiàn)出光的波動性，少量光子的行為易表現(xiàn)出粒子性。 解析：根據(jù)光的概率波的概念，對于一個光子通過單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達95%以上。當(dāng)然也可落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過，落在暗紋處的概率很小，故C、D選項正確。,對點訓(xùn)練1下列說法正確的是() A概率波就是機械波 B物質(zhì)波是一種概率波 C概率波和機械波的本質(zhì)是一樣的，都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 D在光的雙縫干涉實驗中，若有一個光子，則能確定這個光子落在哪個點上 解析：概率波與機械波是兩個概念，本質(zhì)不同；物質(zhì)波是一種概率波，符合概率波的特點；光的雙縫干涉實驗中，若有一
8、個光子，這個光子的落點是不確定的，但有概率較大的位置。故B正確。,B,對微觀粒子的分析能不能用“軌跡”來描述呢？ 提示：微觀粒子的運動遵循不確定關(guān)系，也就是說，要準確確定粒子的位置，動量(或速度)的不確定量就更大；反之，要準確確定粒子的動量(或速度)，位置的不確定量就更大，也就是說不可能同時準確地知道粒子的位置和動量。因而不可能用“軌跡”來描述粒子的運動。,探究二對不確定性關(guān)系的理解,1粒子位置的不確定性 單縫衍射現(xiàn)象中，入射的粒子有確定的動量，但它們可以處于擋板左側(cè)的任何位置，也就是說，粒子在擋板左側(cè)的位置是完全不確定的。 2粒子動量的不確定性 (1)微觀粒子具有波動性，會發(fā)生衍射。大部分粒
9、子到達狹縫之前沿水平方向運動，而在經(jīng)過狹縫之后，有些粒子跑到投影位置以外。這些粒子具有與其原來運動方向垂直的動量。 (2)由于哪個粒子到達屏上的哪個位置是完全隨機的，所以粒子在垂直方向上的動量也具有不確定性，不確定量的大小可以由中央亮條紋的寬度來衡量。,5經(jīng)典物理和微觀物理的區(qū)別 (1)在經(jīng)典物理學(xué)中，可以同時用位置和動量精確地描述質(zhì)點的運動，如果知道質(zhì)點的加速度，還可以預(yù)言質(zhì)點在以后任意時刻的位置和動量，從而描繪它的運動軌跡。 (2)在微觀物理學(xué)中，不可能同時準確地知道粒子的位置和動量。因而也就不可能用“軌跡”來描述粒子的運動。但是，我們可以準確地知道大量粒子運動時的統(tǒng)計規(guī)律。,典例 2,答
10、案：(1)5.31029m/s(2)5.89105m/s,對點訓(xùn)練2(多選)光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動量的不確定關(guān)系的觀點加以解釋，正確的是() A單縫越寬，光沿直線傳播，是因為單縫越寬，位置不確定量x越大，動量不確定量p越大的緣故 B單縫越寬，光沿直線傳播，是因為單縫越寬，位置不確定量x越大，動量不確定量p越小的緣故 C單縫越窄，中央亮紋越寬，是因為單縫越窄，位置不確定量x越小，動量不確定量p越小的緣故 D單縫越窄，中央亮紋越寬，是因為單縫越窄，位置不確定量x越小，動量不確定量p越大的緣故,BD,素 養(yǎng) 提 升,易錯點：不能正確理解不確定性關(guān)系,(多選)以下說法正確的是() A微觀粒子不能用“軌道”觀點來描述粒子的運動 B微觀粒子用“軌道”觀點來描述粒子的運動 C微觀粒子位置不能精確確定 D微觀粒子位置能精確確定,案 例,AC,易錯分析：受經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的影響，沒有正確理解不確定性關(guān)系。因為在經(jīng)典力學(xué)概念中，一個粒子的位置和動量是可以同時精確測定的，因而錯選B、D。 正確解答：微觀粒子的動量和位置是不能同時確定的，這也就決定了不能用“軌道”的觀點來描述粒子的運動，故A項正確。由微觀粒子的波粒二象性可知微觀粒子的位置不能精確確定，故C項正確。,
（全國通用版）2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第4節(jié) 概率波 第5節(jié) 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5.ppt
