《2019-2020学年高中物理 第17章 第4节 概率波 第5节 不确定性关系课件 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理 第17章 第4节 概率波 第5节 不确定性关系课件 新人教版选修3-5（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十七章波粒二象性第十七章波粒二象性第第4节概率波节概率波第第5节不确定性关系节不确定性关系“满纸荒唐言满纸荒唐言”的机遇的机遇在在德德布布罗罗意意准准备备论论文文答答辩辩的的过过程程中中，出出现现了了戏戏剧剧性性的的一一幕幕德德布布罗罗意意的的导导师师朗朗之之万万竟竟然然不不知知道道如如何何评评价价学学生生的的论论文文，但但他他表表现现得得相相当当豁豁达达大大度度，认认为为德德布布罗罗意意的的思思想想虽虽然然大大胆胆得得近近乎乎荒荒唐唐，但但表表述述十十分分优优美美和和精精巧巧甚甚感感尴尴尬尬之之余余，他他聪聪明明地地把把德德布布罗罗意意的的博博士士论论文文副副本本寄寄给给了了爱爱因因斯斯坦
2、坦爱爱因因斯斯瓜瓜蚶蚶葱葱郎郎臀臀锢锢硌硌械械亩亩猿猿浦浦溃溃虏虏悸悸抟抟饴饴畚畚奶奶逑逑至至斯斯庾庾雍雍褪褪滴滴锪锪又又涞涞亩亩猿猿菩菩裕裕蛩蛩固固谷谷惹惹榈榈爻爻圃薜虏悸抟圃薜虏悸抟“已揭开了巨大帷幕的一角已揭开了巨大帷幕的一角”他的态度使得他的态度使得德德布布罗罗意意这这篇篇似似乎乎“满满纸纸荒荒唐唐言言”的的论论文文，顺顺利利获获得得了了博博士士学学位位，并并创创下下用用学学位位论论文文赢赢得得诺诺贝贝尔尔奖奖的的历历史史纪录纪录1概率波概率波(1)经典的粒子和经典的波经典的粒子和经典的波经经典典粒粒子子的的基基本本特特征征：粒粒子子任任意意时时刻刻有有确确定定的的_和和_，时空中有确
3、定的，时空中有确定的_经经典典波波的的基基本本特特征征：波波具具有有_和和_，也也即是具有时间的即是具有时间的_ (2)概概率率波波：双双缝缝干干涉涉图图样样中中，明明条条纹纹处处到到达达的的光光子子数数目目_，暗暗纹纹处处到到达达的的光光子子数数目目_一一个个光光子通过狭缝后，子通过狭缝后，位置位置速度速度轨道轨道频率频率波长波长周期性周期性多多少少它它落落在在屏屏上上各各点点的的_是是不不一一样样的的，即即光光子子落落在在_处处的的概概率率大大，落落在在_处处的的概概率率小小，这这就就是是说说，光光子子在在空空间间出出现现的的_可可以以通通过过_的的规规律律确确定定所所以以，从从光光子子的
4、的概概念念上上看看，光光波波是是一一种种概概率波率波与与微微观观粒粒子子相相对对应应的的物物质质波波是是_波波，单单个个粒粒子子的的位位置置是是_的的，但但在在某某点点附附近近出出现现的的概概率率的的大大小可由小可由_规律来确定规律来确定概率概率明条纹明条纹暗条纹暗条纹概率概率波动波动概率概率不确定不确定波动波动2不确定性关系不确定性关系如如果果以以x表表示示粒粒子子位位置置的的不不确确定定量量，以以p表表示示粒粒子子在在x方方向向上上的的动动量量的的不不确确定定量量利利用用数数学学方方法法对对微微观观粒粒子子的的运运动动进进行行分分析析可可知知道道：xp_.可可见见，如如果果要要更更准准确确
5、地地确确定定粒粒子子的的位位置置(x小小)，那那么么动动量量的的测测量量一一定定会会_(p更更大大)即即粒粒子子的的动动量量和和位位置置不不可可能能_准准确确地地知知道道，因因而而不不能能用用_描描述述粒粒子子的的运运动动，但但我们能够对宏观现象进行我们能够对宏观现象进行_更不准确更不准确同时同时轨迹轨迹预言预言1 概率波概率波1经典的粒子和经典的波经典的粒子和经典的波(1)经经典典粒粒子子有有一一定定的的质质量量和和空空间间大大小小，遵遵循循牛牛顿顿第第二二定定律律，在在任任意意时时刻刻有有确确定定的的位位置置和和速速度度，在在时时空空中中有有确确定定的的轨轨道道(2)经经典典波波：在在空空
6、间间是是散散开开的的，具具有有确确定定的的频频率率和和波波长长，具具有时空的周期性有时空的周期性2概率波概率波 (1)概率波：在双缝干涉图样中，条纹的明暗表示到概率波：在双缝干涉图样中，条纹的明暗表示到达屏上光子数目的不同，对于某个光子不能确定落在哪一达屏上光子数目的不同，对于某个光子不能确定落在哪一点，即光子落在各点的概率是不一样的，但光子落在明条点，即光子落在各点的概率是不一样的，但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可以通过波动的规律确定，像这样的波就是概率波的概率可以通过波动的规律确定，像这样的波就是概率波(
7、2)物质波也是概率波物质波也是概率波电电子子和和其其他他微微观观粒粒子子，同同样样具具有有波波粒粒二二象象性性，所所以以与与它它们们相联系的物质波也是概率波相联系的物质波也是概率波注注：德德布布罗罗意意波波也也是是概概率率波波，双双缝缝干干涉涉图图样样中中的的明明纹纹处处是是电电子子落落点点概概率率大大的的地地方方，暗暗纹纹处处是是电电子子落落点点概概率率小小的的地方，但概率的大小受波动规律的支配地方，但概率的大小受波动规律的支配1粒子位置的不确定性粒子位置的不确定性在在单单缝缝衍衍射射现现象象中中，入入射射的的粒粒子子有有确确定定的的动动量量，但但它它们们可可以以处处于于挡挡板板的的任任何何
8、位位置置，也也就就是是说说，粒粒子子在在挡挡板板上上的的位置是完全不确定的位置是完全不确定的2粒子动量的不确定性粒子动量的不确定性微微观观粒粒子子具具有有波波动动性性，会会发发生生衍衍射射，大大部部分分粒粒子子到到达达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子2 不确定性关系不确定性关系反之取狭缝反之取狭缝x0，粒子的位置测定精确了，但衍射，粒子的位置测定精确了，但衍射范围会随范围会随x的减小而增大，这时动量的测定就更加不的减小而增大，这时动量的测定就更加不准确了准确了 例例(双双选选)关关于于光光的的波波粒粒二二象象性性，以以下下说说
9、法法正正确确的是的是()A光有时是波，有时是一种粒子光有时是波，有时是一种粒子B光子和质子、电子等是一样的粒子光子和质子、电子等是一样的粒子C大量光子易显出波动性，少量光子易显出粒子性大量光子易显出波动性，少量光子易显出粒子性D紫紫外外线线、X射射线线和和射射线线中中，射射线线的的粒粒子子性性最最强强，紫外线的波动性最显著紫外线的波动性最显著 解析：解析：波动性和粒子性是光同时具备的两种性质，波动性和粒子性是光同时具备的两种性质，只是有时光易显示出波动性，有时光易显示出粒子性，只是有时光易显示出波动性，有时光易显示出粒子性，A选项错误；光是一种概率波，大量光子易显示出波动选项错误；光是一种概率
10、波，大量光子易显示出波动性，少量光子易显示出粒子性，故性，少量光子易显示出粒子性，故C选项正确；在紫外选项正确；在紫外线、线、X射线和射线和射线中，紫外线的波长最长，最易发生衍射线中，紫外线的波长最长，最易发生衍射和干涉现象，波动性最强，而射和干涉现象，波动性最强，而射线波长最短，最不容射线波长最短，最不容易发生干涉和衍射现象，因而其波动性最弱，粒子性最易发生干涉和衍射现象，因而其波动性最弱，粒子性最强，强，D选项正确；光虽然具有粒子性，每一份就是一个选项正确；光虽然具有粒子性，每一份就是一个光子，但光子与电子、质子等实物粒子不同，前者没有光子，但光子与电子、质子等实物粒子不同，前者没有一定的
11、形状，而后者有一定的形状，前者在真一定的形状，而后者有一定的形状，前者在真空空中中的的速速度度总总是是不不变变的的，而而后后者者却却以以低低于于光光速速的的速速度度运运动动，且且速速度度可可以以不不断断变变化化我我们们说说光光具具有有粒粒子子性性，只只是是说说光光是是一一份份一一份份的的，是是不不连连续续的的，并并不不是是说说光光子子与与质质子子、电电子子与与实物粒子是一样的粒子，故实物粒子是一样的粒子，故B选项错误选项错误答案：答案：CD名名师师点点评评：正正确确理理解解光光的的波波粒粒二二象象性性的的含含义义，不不要要把把宏宏观观的的波波与与粒粒子子和和微微观观的的波波与与粒粒子子相相混混
12、淆淆，并并且且要要注注意意建建立立微微观观领领域域的的认认识识，逐逐步步建建立立起起一一个个全全新新的的微微观观世世界界模模型型，以以有利于理解波粒二象性的含义有利于理解波粒二象性的含义变变 式式迁迁 移移 (双选双选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只让一个光子以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子通过单缝，那么该光子()A一定落在中央亮纹处一定落在中央亮纹处B一定落在亮纹处一定落在亮纹处C可能落在暗纹处可能落在暗纹处D落在中央亮纹处的可能性最大落在中央亮纹处的可能性最大变变 式式迁迁
13、 移移 解析：解析：大量光子的行为显示出波动性，当大量光大量光子的行为显示出波动性，当大量光子通过单缝时光子落在亮纹处的概率较大，尤其是中央子通过单缝时光子落在亮纹处的概率较大，尤其是中央亮纹处，依题将有亮纹处，依题将有95%以上的光子落在中央亮纹处，落以上的光子落在中央亮纹处，落在其他亮纹处相对少一些，落在暗纹处光子最少，需要在其他亮纹处相对少一些，落在暗纹处光子最少，需要注意的是暗纹处不是没有光子落在上面，只是很少而已，注意的是暗纹处不是没有光子落在上面，只是很少而已，只让一个光子通过单缝，这个光子落在哪一个位置是不只让一个光子通过单缝，这个光子落在哪一个位置是不可确定的，可以落在亮纹处，也可以落在暗纹处，只是可确定的，可以落在亮纹处，也可以落在暗纹处，只是落在中央亮纹的机会更大落在中央亮纹的机会更大(有有95%以上以上) 答案：答案：CD
