高中物理 第十七章 3 4 5 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修35

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1、3 粒子的波動性4概率波5 不確定性關(guān)系知識點 1 光的波粒二象性1光既具有_，又具有_波動性粒子性2光子和電子、質(zhì)子等實物粒子一樣，具有能量和動量光子率是描述物質(zhì)的波動性的典型物理量，左邊的和 p 描述光的粒子性，普朗克常量 h 架起了粒子性與波動性之間的橋梁3光的干涉、衍射、偏振說明光是一種_，光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)說明光是一種粒子波動性與粒子性是光子的兩種性質(zhì)，光子是波動性與粒子性的統(tǒng)一體知識點 2 概率波1經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波(1)物理學(xué)經(jīng)典的粒子運動的基本特征是任意時刻具有確定位置和速度，以及在時空中具有確定軌道，遵從牛頓第二定律具有一定的頻率和波長(2)經(jīng)典的波的基本特征是_，也就是

2、說具有_時空的周期性波2概率波在光的雙縫干涉圖象中，不能肯定某個光子落在哪一點，即光子落在各點的概率是不一樣的但光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率小光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)律確定從光子的概念上看，光波是一種概率波與微觀粒子相對應(yīng)的物質(zhì)波是概率波，單個粒子的位置是不確定的，但在某點附近出現(xiàn)的概率大小可以由波動的規(guī)律確定知識點 3 不確定性關(guān)系1在經(jīng)典力學(xué)中，一個質(zhì)點的位置和動量是可以同時測定的，在量子力學(xué)中，要同時測出微觀粒子的位置和動量是不太可能的微觀粒子的坐標(biāo)測得越準(zhǔn)確，動量就越不準(zhǔn)確；微觀粒子的動量測得越準(zhǔn)確，坐標(biāo)就越不準(zhǔn)確2用x 表示粒子位置的不確定量， 用p 表示在

3、x 方向關(guān)系3由不確定性關(guān)系可知道，微觀粒子的位置和動量不能同時被確定，也就決定了不能用軌道觀點來描述粒子的運動知識點 4 物質(zhì)波1物質(zhì)波的提出(1)1924 年，法國巴黎大學(xué)的德布羅意，在論文中把光的波粒二象性推廣到了實物粒子，用類比的方法，從理論上_物質(zhì)波的存在預(yù)言了2物質(zhì)波的意義波粒二象性是微觀粒子的特殊規(guī)律，一切微觀粒子都存在波動性，宏觀的物體也存在波動性，但波長太小，無法觀測3對物質(zhì)波的理解(1)任何物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都存在波動性，我們之所以觀察不到宏觀物體的波動性，是因為宏觀物體對應(yīng)的波長太小的緣故(2)德布羅意波是一種概率波，粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支

4、配，不要以宏觀觀點中的波來理解德布羅意波(3)德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣，使之包括了所有的物質(zhì)粒子，即光子與實物粒子都具有粒子性，又都具有波動性，與光子對應(yīng)的波是電磁波，與實物粒子對應(yīng)的波是物質(zhì)波【例題】一顆質(zhì)量為 5.0 kg 的炮彈，問：(1)以 200 m/s 的速度運動時，它的德布羅意波長多大？(2)假設(shè)它以光速運動，它的德布羅意波長多大？(3)若要使它的德布羅意波長與波長是 400 nm 的紫光波長相等，則它必須以多大的速度運動？答案：見解析量 m1.6710kg，普朗克常量 h6.63101在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中

5、原子間距相近已知中子質(zhì)2734Js，可以估算德布羅意波長1.8210 m 的熱中子動能的數(shù)量級為( ) C 10題型 1波粒二象性以及物質(zhì)波的認(rèn)識【例題】下列說法正確的是()A物質(zhì)波屬于機(jī)械波B只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性C德布羅意認(rèn)為，任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都具有一種波和它對應(yīng)，這種波叫做物質(zhì)波D宏觀物體運動時，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體運動時不具有波動性解析：物質(zhì)波是一切運動著的物體所具有的波，與機(jī)械波性質(zhì)不同，宏觀物體也具有波動性，只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯，只有 C 選項正確答案：C【規(guī)律總結(jié)】在宏觀現(xiàn)象中，波與粒子是對立的概

6、念，而在微觀世界中，波與粒子可以統(tǒng)一.光既不是宏觀觀念的波，也不是宏觀觀念的粒子，光具有波粒二象性是指波在傳播過程中和物質(zhì)作用時表現(xiàn)出波和粒子的特性.由德布羅意波的定義可以知道，任何一個運動的物體都有一種波與它對應(yīng).1對于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A在一束傳播的光束中，有的光是波，有的光是粒子B光子與電子是同樣的一種粒子，光波與機(jī)械波是同樣的一種波C光的波動性是由于光子間的相互作用而形成的D光是一種波，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子的能量 Eh中，頻率仍表示的是波的特征解析：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性當(dāng)光和物質(zhì)作用時，是“一份一份”的，表現(xiàn)出粒子性

7、；單個光子通過雙縫后的落點無法預(yù)測，但大量光子通過雙縫后在空間各點出現(xiàn)的可能性可以用波動規(guī)律描述，表現(xiàn)出波動性粒子性和波動性是光本身的一種屬性，光子說并未否定電磁說答案：D題型 2概率波【例題】(雙選)在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個光強(qiáng)的 95%以上假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子能通過單縫，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(dá) 95%以上當(dāng)然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，只不過落在暗紋處的概率很小而已，故只有 C

8、、D 正確答案：CD【規(guī)律總結(jié)】個別光子的運動表現(xiàn)為粒子性，大量光子的運動表現(xiàn)為波動性，在干涉條紋中，顯現(xiàn)明條紋的地方，也就是光子到達(dá)機(jī)會多的地方，即光子出現(xiàn)概率大的地方；顯現(xiàn)暗條紋的地方，也就是光子到達(dá)機(jī)會少的地方，即光子出現(xiàn)機(jī)會少的地方2物理學(xué)家做了一個有趣的實驗：在光屏處放上照相用的底片若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個一個地通過狹縫，實驗結(jié)果表明，如果曝光的時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋，對這個實驗結(jié)果有下列認(rèn)識，其中正確的是()A曝光時間不太長時，底片只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點，表現(xiàn)出光的波動性B單個光子通過雙縫后的落點可以預(yù)測C只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性D干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會較多的地方解析：少數(shù)光子落點不確定，到達(dá)某點的概率受波動規(guī)律支配，體現(xiàn)了粒子性大量光子的行為符合統(tǒng)計規(guī)律，受波動規(guī)律支配，體現(xiàn)了波動性，故只有 D 正確答案：D