《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35》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《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35（29頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第第十十七七章章第第4、5節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習(xí)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì)名師課名師課堂堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測(cè)隨堂檢測(cè)歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點(diǎn)一要點(diǎn)一要點(diǎn)二要點(diǎn)二1.了解經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波的基本了解經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波的基本 特征。特征。2.知道光波和物質(zhì)波都是概率波。知道光波和物質(zhì)波都是概率波。3.了解了解“不確定性關(guān)系不確定性關(guān)系”的具體含義，的具體含義， 并會(huì)用來(lái)分析簡(jiǎn)單問(wèn)題。并會(huì)用來(lái)分析簡(jiǎn)單問(wèn)題。 1經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波 (1)經(jīng)典的粒子：經(jīng)典的粒子： 含義：粒子有一定的含義：粒子有一定的 ，有一定的，有一定的 ，有的
2、，有的還具有還具有 。 運(yùn)動(dòng)的基本特征：遵從運(yùn)動(dòng)的基本特征：遵從 ，只要已知它，只要已知它們的受力情況及初位置、初速度，從理論上講就可以準(zhǔn)確、們的受力情況及初位置、初速度，從理論上講就可以準(zhǔn)確、唯一地確定以后任一時(shí)刻的唯一地確定以后任一時(shí)刻的 和和 ，以及空間中的確，以及空間中的確定的定的 ?？臻g大小空間大小質(zhì)量質(zhì)量電荷電荷牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律位置位置速度速度軌道軌道 (2)經(jīng)典的波：經(jīng)典的波： 含義：經(jīng)典波在空間中是含義：經(jīng)典波在空間中是 的。的。 基本特征是：具有基本特征是：具有 和和 ，即具有時(shí)空的，即具有時(shí)空的 。 關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn)在經(jīng)典物理學(xué)中，波和粒子是兩種完全在經(jīng)典物理學(xué)中，
3、波和粒子是兩種完全不同的研究對(duì)象，具有非常不同的表現(xiàn)，是不相容的兩個(gè)不同的研究對(duì)象，具有非常不同的表現(xiàn)，是不相容的兩個(gè)物理對(duì)象。物理對(duì)象。彌散開(kāi)來(lái)彌散開(kāi)來(lái)頻率頻率波長(zhǎng)波長(zhǎng)周期性周期性 2概率波概率波 (1)光波是一種概率波。光波是一種概率波。 光的波動(dòng)性不是光子之間光的波動(dòng)性不是光子之間 的結(jié)果而是光子自身的結(jié)果而是光子自身 的性質(zhì)，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò)的性質(zhì)，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò) 確定，確定，所以，光波是一種概率波。所以，光波是一種概率波。 (2)物質(zhì)波也是概率波。物質(zhì)波也是概率波。 對(duì)于電子和其他微觀粒子，單個(gè)粒子的位置是對(duì)于電子和其他微觀粒子，單個(gè)粒子的位置是 ，但在某點(diǎn)
4、出現(xiàn)的概率的大小可以由但在某點(diǎn)出現(xiàn)的概率的大小可以由 確定。而且，對(duì)于確定。而且，對(duì)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)波也是是 。 關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn)物質(zhì)波是一種概率波，但不能將實(shí)物粒子的物質(zhì)波是一種概率波，但不能將實(shí)物粒子的波動(dòng)性等同于宏觀的機(jī)械波，更不能理解為粒子做曲線運(yùn)動(dòng)。波動(dòng)性等同于宏觀的機(jī)械波，更不能理解為粒子做曲線運(yùn)動(dòng)。相互作用相互作用固有固有波動(dòng)規(guī)律波動(dòng)規(guī)律不確定的不確定的波動(dòng)規(guī)律波動(dòng)規(guī)律概率波概率波不確定性不確定性xp 1有關(guān)經(jīng)典物理中的粒子，下列說(shuō)法正確的是有關(guān)經(jīng)典物理中的粒子，下列說(shuō)法正確的是()A有一定
5、的大小，但沒(méi)有一定的質(zhì)量有一定的大小，但沒(méi)有一定的質(zhì)量B有一定的質(zhì)量，但沒(méi)有一定的大小有一定的質(zhì)量，但沒(méi)有一定的大小C既有一定的大小，又有一定的質(zhì)量既有一定的大小，又有一定的質(zhì)量D有的粒子還有一定量的電荷有的粒子還有一定量的電荷解析：解析：根據(jù)經(jīng)典力學(xué)關(guān)于粒子的理論可知根據(jù)經(jīng)典力學(xué)關(guān)于粒子的理論可知C、D正確。正確。答案：答案：CD2關(guān)于經(jīng)典波的特征，下列說(shuō)法中正確的是關(guān)于經(jīng)典波的特征，下列說(shuō)法中正確的是 ()A具有一定的頻率，但沒(méi)有固定的波長(zhǎng)具有一定的頻率，但沒(méi)有固定的波長(zhǎng)B具有一定的波長(zhǎng)，但沒(méi)有固定的頻率具有一定的波長(zhǎng)，但沒(méi)有固定的頻率C既有一定的頻率，也有固定的波長(zhǎng)既有一定的頻率，也有固
6、定的波長(zhǎng)D具有周期性具有周期性解析：解析：經(jīng)典物理學(xué)中認(rèn)為波的基本特征是具有頻率經(jīng)典物理學(xué)中認(rèn)為波的基本特征是具有頻率和波長(zhǎng)，即具有時(shí)空的周期性，故和波長(zhǎng)，即具有時(shí)空的周期性，故C、D正確。正確。答案：答案：CD3以下說(shuō)法中正確的是以下說(shuō)法中正確的是 ()A光波和物質(zhì)波都是概率波光波和物質(zhì)波都是概率波B實(shí)物粒子不具有波動(dòng)性實(shí)物粒子不具有波動(dòng)性C光的波動(dòng)性是光子之間相互作用引起的光的波動(dòng)性是光子之間相互作用引起的D光通過(guò)狹縫后在屏上形成明暗相間的條紋，光子在光通過(guò)狹縫后在屏上形成明暗相間的條紋，光子在 空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò)波動(dòng)規(guī)律確定空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò)波動(dòng)規(guī)律確定解析：解析：光波和物質(zhì)波都
7、是概率波，可通過(guò)波動(dòng)規(guī)律來(lái)光波和物質(zhì)波都是概率波，可通過(guò)波動(dòng)規(guī)律來(lái)確定，故確定，故A、D正確，正確，B錯(cuò)誤；光的波動(dòng)性是光的屬性，錯(cuò)誤；光的波動(dòng)性是光的屬性，不是光子間相互作用引起的，不是光子間相互作用引起的，C錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案：答案：AD答案：答案：C 1探究光的波動(dòng)性原因探究光的波動(dòng)性原因 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，使光源在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，使光源S非常弱，以致前一個(gè)光非常弱，以致前一個(gè)光子到達(dá)屏后才發(fā)射第二個(gè)光子。這樣就排除了光子之間的子到達(dá)屏后才發(fā)射第二個(gè)光子。這樣就排除了光子之間的相互作用的可能性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管單個(gè)光子的落點(diǎn)相互作用的可能性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管單個(gè)光子的落點(diǎn)不可預(yù)知，但長(zhǎng)
8、時(shí)間曝光之后仍然得到了干涉條紋分布。不可預(yù)知，但長(zhǎng)時(shí)間曝光之后仍然得到了干涉條紋分布。可見(jiàn)，光的波動(dòng)性不是光子之間的相互作用引起的?？梢?jiàn)，光的波動(dòng)性不是光子之間的相互作用引起的。 2光波是一種概率波光波是一種概率波 (1)單個(gè)光子運(yùn)動(dòng)的偶然性單個(gè)光子運(yùn)動(dòng)的偶然性 用弱光照射雙縫，當(dāng)照射時(shí)間很短時(shí)，膠片上出現(xiàn)的是用弱光照射雙縫，當(dāng)照射時(shí)間很短時(shí)，膠片上出現(xiàn)的是散亂的感光點(diǎn)，這一個(gè)個(gè)感光點(diǎn)表明光在與膠片作用散亂的感光點(diǎn)，這一個(gè)個(gè)感光點(diǎn)表明光在與膠片作用(使其感使其感光光)時(shí)，是一份一份進(jìn)行的；同時(shí)，感光點(diǎn)的散亂還表明單個(gè)時(shí)，是一份一份進(jìn)行的；同時(shí)，感光點(diǎn)的散亂還表明單個(gè)光子通過(guò)雙縫后到達(dá)膠片的什么
9、位置是隨機(jī)的，是預(yù)先不能光子通過(guò)雙縫后到達(dá)膠片的什么位置是隨機(jī)的，是預(yù)先不能確定的。確定的。 (2)大量光子運(yùn)動(dòng)的必然性大量光子運(yùn)動(dòng)的必然性 當(dāng)弱光照射雙縫較長(zhǎng)一段時(shí)間后，有大量光子先后通過(guò)雙當(dāng)弱光照射雙縫較長(zhǎng)一段時(shí)間后，有大量光子先后通過(guò)雙縫落于膠片上，出現(xiàn)大量的感光點(diǎn)，這些感光點(diǎn)形成分隔的一縫落于膠片上，出現(xiàn)大量的感光點(diǎn)，這些感光點(diǎn)形成分隔的一條條感光帶，這正是光的雙縫干涉條紋。在明條紋條條感光帶，這正是光的雙縫干涉條紋。在明條紋(感光強(qiáng)感光強(qiáng))處處光子到達(dá)的多，單個(gè)光子到明條紋處的概率大，而在暗條紋光子到達(dá)的多，單個(gè)光子到明條紋處的概率大，而在暗條紋(感光弱感光弱)處，光子到達(dá)的概率小，
10、因此，盡管單個(gè)光子通過(guò)雙處，光子到達(dá)的概率小，因此，盡管單個(gè)光子通過(guò)雙縫后落于膠片上何處是隨機(jī)的，但它到達(dá)膠片上某位置處的概縫后落于膠片上何處是隨機(jī)的，但它到達(dá)膠片上某位置處的概率大小卻符合波動(dòng)規(guī)律，從這個(gè)意義上講，光是一種概率波。率大小卻符合波動(dòng)規(guī)律，從這個(gè)意義上講，光是一種概率波。 3其他微觀粒子的概率波其他微觀粒子的概率波 對(duì)于電子、實(shí)物粒子等其他微觀粒子，同樣具有波粒對(duì)于電子、實(shí)物粒子等其他微觀粒子，同樣具有波粒二象性，所以與它們相聯(lián)系的物質(zhì)波也是概率波。二象性，所以與它們相聯(lián)系的物質(zhì)波也是概率波。 也就是說(shuō)，單個(gè)粒子位置是不確定的，具有偶然性；大也就是說(shuō)，單個(gè)粒子位置是不確定的，具有
11、偶然性；大量粒子運(yùn)動(dòng)具有必然性，遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律，概率波將波動(dòng)性和量粒子運(yùn)動(dòng)具有必然性，遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律，概率波將波動(dòng)性和粒子性統(tǒng)一在一起。粒子性統(tǒng)一在一起。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛在雙縫干涉和單縫衍射的暗條紋處并不是在雙縫干涉和單縫衍射的暗條紋處并不是沒(méi)有光子到達(dá)，只是沒(méi)有光子到達(dá)，只是“特別少特別少”，很難呈現(xiàn)出亮度。，很難呈現(xiàn)出亮度。 1為了驗(yàn)證光的波粒二象性，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中將光為了驗(yàn)證光的波粒二象性，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中將光屏換成感光膠片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是屏換成感光膠片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是 () A曝光時(shí)間很短的照片可清楚地看出光的粒子性，曝曝光時(shí)間很短的照片可清
12、楚地看出光的粒子性，曝光時(shí)間很長(zhǎng)的照片，大量亮點(diǎn)聚集起來(lái)看起來(lái)是連續(xù)的，說(shuō)光時(shí)間很長(zhǎng)的照片，大量亮點(diǎn)聚集起來(lái)看起來(lái)是連續(xù)的，說(shuō)明大量光子不具有粒子性明大量光子不具有粒子性 B單個(gè)光子通過(guò)雙縫后的落點(diǎn)無(wú)法預(yù)測(cè)，大量光子打單個(gè)光子通過(guò)雙縫后的落點(diǎn)無(wú)法預(yù)測(cè)，大量光子打在膠片上的位置表現(xiàn)出波動(dòng)規(guī)律在膠片上的位置表現(xiàn)出波動(dòng)規(guī)律 C單個(gè)光子通過(guò)雙縫后做勻速直線運(yùn)動(dòng)單個(gè)光子通過(guò)雙縫后做勻速直線運(yùn)動(dòng) D干涉條紋的亮條紋處光子到達(dá)的概率大，暗條紋處干涉條紋的亮條紋處光子到達(dá)的概率大，暗條紋處光子不能到達(dá)光子不能到達(dá) 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥光是概率波，單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)具有偶然光是概率波，單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)具有偶然性，大量光子
13、的運(yùn)動(dòng)具有必然性。性，大量光子的運(yùn)動(dòng)具有必然性。 解析解析根據(jù)光的波粒二象性，大量光子的行為表現(xiàn)根據(jù)光的波粒二象性，大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性，但波動(dòng)性并不否定光的粒子性，只不過(guò)粒子性出波動(dòng)性，但波動(dòng)性并不否定光的粒子性，只不過(guò)粒子性沒(méi)有明確顯現(xiàn)而已。單個(gè)光子顯示了光的粒子性，落點(diǎn)無(wú)沒(méi)有明確顯現(xiàn)而已。單個(gè)光子顯示了光的粒子性，落點(diǎn)無(wú)法預(yù)測(cè)，大量光子表現(xiàn)出波動(dòng)性。光子通過(guò)雙縫后遵從概法預(yù)測(cè)，大量光子表現(xiàn)出波動(dòng)性。光子通過(guò)雙縫后遵從概率波的規(guī)律，并不做勻速運(yùn)動(dòng)。暗條紋處只是光子到達(dá)的率波的規(guī)律，并不做勻速運(yùn)動(dòng)。暗條紋處只是光子到達(dá)的概率很小，故概率很小，故A、C、D錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，B對(duì)。對(duì)。 答案答案
14、B (1)個(gè)別光子的落點(diǎn)是不確定的，只能說(shuō)明它落點(diǎn)的個(gè)別光子的落點(diǎn)是不確定的，只能說(shuō)明它落點(diǎn)的概率大小，只有大量光子的行為才服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。亮條概率大小，只有大量光子的行為才服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。亮條紋、暗條紋是大量光子服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的結(jié)果。紋、暗條紋是大量光子服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的結(jié)果。 (2)在電子衍射、光的干涉、衍射圖樣中、亮條紋在電子衍射、光的干涉、衍射圖樣中、亮條紋(環(huán)環(huán))位置是電子或光子到達(dá)的概率大的地方，暗條紋位置是電子或光子到達(dá)的概率大的地方，暗條紋(環(huán)環(huán))位置位置是電子或光子到達(dá)的概率小的地方，但概率的大小受波是電子或光子到達(dá)的概率小的地方，但概率的大小受波動(dòng)規(guī)律支配。動(dòng)規(guī)律支配。 1粒子位置的
15、不確定性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(dòng)量，但單縫衍射現(xiàn)象中，入射的粒子有確定的動(dòng)量，但它們可以處于擋板左側(cè)的任何位置，也就是說(shuō)，粒子它們可以處于擋板左側(cè)的任何位置，也就是說(shuō)，粒子在擋板左側(cè)的位置是完全不確定的。在擋板左側(cè)的位置是完全不確定的。 2粒子動(dòng)量的不確定性粒子動(dòng)量的不確定性 微觀粒子具有波動(dòng)性，會(huì)發(fā)生衍射。大部分粒子到達(dá)狹微觀粒子具有波動(dòng)性，會(huì)發(fā)生衍射。大部分粒子到達(dá)狹縫之前沿水平方向運(yùn)動(dòng)，而在經(jīng)過(guò)狹縫之后，有些粒子跑到縫之前沿水平方向運(yùn)動(dòng)，而在經(jīng)過(guò)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(lái)運(yùn)動(dòng)方向垂直的動(dòng)量。投影位置以外。這些粒子具有與其原來(lái)運(yùn)動(dòng)方向垂直的動(dòng)量。由于哪個(gè)粒子到達(dá)屏上的哪個(gè)位置是完全隨機(jī)的，所以粒子由于哪個(gè)粒子到達(dá)屏上的哪個(gè)位置是完全隨機(jī)的，所以粒子在垂直方向上的動(dòng)量也具有不確定性，不確定量的大小可以在垂直方向上的動(dòng)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(lái)衡量。由中央亮條紋的寬度來(lái)衡量。
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