2019-2020学年人教版物理选修3-5导学精品课件:第十七章 波粒二象性 第4、5节 .ppt
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1、第十七章,波粒二象性,第四节 概率波 第五节 不确定性关系,学 习 目 标,知 识 导 图,课 前 预 习,1经典的粒子 在经典物理学的概念中, 粒子有一定的_大小,有一定的_,有的还有电荷。其运动的基本特征是:任意时刻有确定_和_以及在空间的确定_。 2经典的波 经典的波在空间中是弥散开来的,其特征是具有_和_,也就是具有_的周期性。,知识点 1,经典的粒子和经典的波,空间,质量,位置,速度,轨道,频率,波长,时空,1光波是概率波 光子落在各点的概率是不一样的,即光子落在明纹处的概率_,落在暗纹处的概率_。这就是说,光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定。所以,从光子的概念上看,光波是一
2、种_。 2物质波也是概率波 对于电子和其他微观粒子,单个粒子的位置是_的,但在某点附近出现的概率的大小可以由_的规律确定。对于大量粒子,这种概率分布导致确定的宏观结果,所以物质波也是_。,知识点 2,概率波,大,小,概率波,不确定,波动,概率波,1概念 在经典力学中,一个质点的位置和动量是可以同时_的,在量子理论建立之后,要同时测出微观粒子的_和_,是不太可能的。我们把这种关系叫做不确定性关系。 2表达式 利用数学方法对微观粒子的运动进行分析可以知道,如果以x表示粒子位置的不确定量,以p表示粒子在x方向上的动量的不确定量,那么 xp_ 式中h 是普朗克常量。这就是著名的不确定性关系,简称不确定
3、关系。,知识点 3,不确定性关系,精确测定,位置,动量,判一判 (1)经典的粒子的运动适用牛顿第二定律。 ( ) (2)经典的波在空间传播具有周期性。 ( ) (3)经典的粒子和经典的波研究对象相同。 ( ) (4)光子通过狭缝后落在屏上的位置是可以确定的。 ( ) (5)光子通过狭缝后落在屏上明纹处的概率大些。 ( ) (6)电子通过狭缝后运动的轨迹是确定的。 ( ), ,CD,想一想 在双缝干涉实验中,某光子打在光屏上的落点能预测吗?大量的光子打在光屏上的落点是否有规律?请用概率波的观点解释双缝干涉图样的形成。 答案:在光的双缝干涉实验中,某个光子打在光屏上的落点根本不能预测,但大量光子打
4、在光屏上将形成明暗相间的干涉条纹,这说明光子落在各点的概率是不一样的,光子落在明条纹处的概率大,落在暗条纹处的概率小,光子在空间出现的概率遵循波动规律,所以光波是一种概率波。,课 内 探 究,如图所示是双缝干涉的图样,我们如何用光的波粒二象性来解释呢?,探究一 对概率波的理解,提示:图a中表示曝光时间很短的情况,在胶片上出现的是随机分布的光点。延长胶片曝光的时间,就会出现如图b所示的图样。从图中可以看出,光子在某些条形区域出现的概率增大,这些区域是光波通过双缝后产生相干振动加强的区域;而落在其他一些条形区域的概率很小,这些区域是光波通过双缝后产生相干振动减弱的区域。曝光的时间越长,图样就越清晰
5、(如c图所示),这说明,可以用光子在空间各点出现的概率,来解释光的干涉图样,即认为光是一种概率波。,1单个粒子运动的偶然性 我们可以知道粒子落在某点的概率,但不能预言粒子落在什么位置,即粒子到达什么位置是随机的,是预先不确定的。 2大量粒子运动的必然性 由波动规律,我们可以准确地知道,大量粒子运动时的统计规律,因此我们可以对宏观现象进行预言。,3概率波体现了波粒二象性的和谐统一 概率波的主体是光子、实物粒子,体现了粒子性的一面;同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配,体现了波动性的一面,所以说,概率波将波动性和粒子性统一在一起。,特别提醒:(1)在双缝干涉和单缝衍射的暗纹处也有光子到达,只
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