《高中物理选修3-5：17.4概率波与不确定关系_LI》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理选修3-5：17.4概率波与不确定关系_LI（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、17.4 概率波17.5 不确定关系第十七章 波粒二象性一：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 纹处达到的光子数多，明纹
2、表示 光子达到的概率大。暗纹反之。7个电子100个电子300020000一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，概率的分布导致确定的宏观结果
3、。粒子数 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。对实物粒子的波粒二象性的理解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
4、位置达到的粒子数 少。三、不确定度关系经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等 。微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。电子衍射中的不确定度一束电子以速度 v 沿 oy 轴射向狭缝。电子在中央主极大区域出现的几 率最大。yb光强x表示粒子位置的不确定量， p表示沿x轴的动量不确定量。x越小，明纹宽度越大，角越 多，p的不确定量越大。衍射越明 显。反之，p的不确定量越小。不确定性关系1.能否同时精确测出微粒的位置和动量？微观粒子的位置和动量不能同时确定，若位置的不确 定量减小了，动量的不确定量就会增大；若粒子有确 定的动量，其位置就完全不确定。2.不确定性关系若用x表示位置的不确定
5、量，用p表示粒子在x方 向上的动量的不确定量，则x ph/4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3.00108m/sAD在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是 ( ) A使光子一个一个地通
6、过狭缝，如果时间足够长， 底片上将会显示衍射图样 B单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射 图样 C光子通过狭缝的运动路线是直线 D光的波动性是大量光子运动的规律类型一类型一对光波是概率波的理解 例例1 1课堂互动讲练【解析】 个别或少数光子表现出光的粒子性，大量光子表现出光的波动性如果时间足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射图样，A、D选项正确单个光子通过狭缝后，路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射图样，B、C选项错【答案】 AD1在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝 射入的整个光强的95%以上假设现在只让一个光 子通过单缝，那么该光子
7、( ) A一定落在中央亮纹处 B一定落在亮纹处 C可能落在暗纹处 D落在中央亮纹处的可能性最大 解析：选CD.根据光的概率波的概念，对于一个光 子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大 的是落在中央亮纹处，可达95%以上当然也可能 落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在 暗纹处的概率很小而已，故只有C、D正确变式训练变式训练类型二类型二不确定关系的应用例例2 2【答案】 (1)x2.9103m (2)x2.651031 m【点评】 子弹的不确定范围远小于子弹的大小，可忽略不计，用经典力学来描述它的运动规律是足够准确的而电子的不确定范围远大于其本身大小，就不能用经典力学来描述了2设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求 子弹射出枪口时横向速度的不确定量变式训练变式训练答案：1.061030 m/s
