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1、第十七章 波粒二象性 第4节 概率波 人教版选修3 5 一 经典的粒子和经典的波 1 经典的粒子的基本特征 粒子有一定的空间大小 一定的质量和电荷量 粒子的运动遵从牛顿第二定律 粒子有确定的位置 速度以及时空中确定的轨道 2 经典的波的基本特征 在空间具有弥散性 具有一定的频率 波长具有时空的周期性 在经典物理学中 波和粒子是两个不同的研究对象 具有非常不同的表现 互不相容 遵从不同的规律 德布罗意波的统计解释 1926年德国物理学家波恩提出了概率波 认为个别微观粒子在何 处出现有一定的偶然性 但大量粒子在空间何处出现的空间分布 却服从一定的统计规律 光的强弱对应于光子的数目 明 纹处达到的光
2、子数多 明纹表示 光子达到的概率大 暗纹反之 7个电子 100个电子 3000 20000 一个一个电子依次入射双缝的衍射实验 70000 体现了粒子性 体现了波动性粒子出现的 概率高 粒子出现的概率低 通过上述实验可知 虽然不能肯定某个光子落在哪一点 但在屏上各处明暗不 同可以推知 光子落在各点的概率是不一样的 即光子落在明 纹处的概率大 落在暗处的概率小 则光子在空间出现的概率 可以通过衍射 干涉的明暗条纹这样的波动规律确定 光是一种概率波 物质波也具有波粒二象性 同样物质波也是概率波 现象 1 单个粒子的位置是不确定的 但在某点附近出现的概 率的大小可以由波动规律确定 2 大量粒子 概率
3、的分布导致确定的宏观结果 电子数越多 规则的条纹越来越明显 二 概率波 波动性 是光子 间相互 作用结 果吗 波动性不是光子间相互作用引起的 而是光子自身固有的性质 光是一种概率波 不能确定某时刻某个光子落在哪个位置 光子落在某一位置附近的概率可以确定 且光子 在空间出现的概率可通过波动的规律确定 光子在某 位置出现 的概率大 对大量 光子来说 达到该位 置的光子 数多 该 位置出现 明条纹 反之出现 暗条纹 1 与实物粒子相联系的物质波也是概率波 即单个粒子的位 置是不确定的 但粒子在某点附近的概率的大小可以由波动 的规律确定 2 对大量粒子来说 概率大的位置达到的粒子数多 概率小 的位置达
4、到的粒子数少 对事物粒子的波粒二象性的理解 课堂练习 1 下列说法正确的是 A 光波是 种概率波 B 光波是一种电磁波 C 单色光从光密介质进入光疏介质时 光子的能量改变 D 单色光从光密介质进入光疏介质时 光的波长不变 AB 选项分析过程结果 A光波是概率波对 B麦克斯韦电磁理论对 C光子的能量与频率有关 hv错 D c f 而f不变错 2 下列说法中正确的是 A 光的干涉和衍射现象说明光具有波动性 B 光的频率越大 波长越大 C 光的波长越大 光子的能量越大 D 光在真空中的传播速度为3 00 108m s AD 3 为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯 坦 2004年联合国第58次大会把2005年定为国际物理年 爱因 斯坦在100年前发表了5篇重要论文 内容涉及狭义相对论 量 子论和统计物理学 对现代物理学的发展作出了巨大贡献 某 人学了有关的知识后 有如下理解 其中正确的是 A 所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动 B 光既具有波动性 又具有粒子性 C 在光电效应的实验中 入射光强度增大 光电子的最 大初动能随之增大 D 质能方程表明 物体具有的能量与它的质量有简单的 正比关系 BD
