2016-2017学年高中物理 第17章 波粒二象性新人教版选修3-5_3

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 选修 3-5 波粒二象性 第十七章 第四节 概率波 第五节 不确定性关系 第十七章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业7 易错案例剖析6 学习目标定位 了解经典的粒子和经典的波的基本特征 知道光波和物质波都是概率波 了解 “不确定性关系 ”的具体含义 课堂情景切入 如图所示是 70000多个电子通过双缝后的干涉图样，人们能准确预知单个电子的运动情况吗？电子出现的位置 是否有规律可循呢？ 知识自主梳理 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。 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 一种 _。 概率波 大 小 概率波 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 _。 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。 不确定性关系 精确测定 位置 动量 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，简称不确定关系。 重点难点突破 一、 对 概率波的理解 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： 在双缝干涉和单缝衍射的暗纹处也有光子到达，只是光子数 “特别少 ”。 A图象 (a)表明光具有粒子性 B图象 (c)表明光具有波动性 C用紫外光观察不到类似的图象 D实验表明光是一种概率波 答案： ABD 解析： 图 象 (a)曝光 时间 短，通 过 的光子数很少，呈 现 粒 子性， A正确。 图 象 (c)曝光 时间长 ，通 过 了大量光子，呈 现 波 动 性， B正确。 该实验 表明光是一种概率波， D正确。紫外 线 本 质 和可 见 光本 质 相同，也可以 发 生上述 现 象， C错误 。 二、 对 不确定性关系的理解 1 粒子位置的不确定性 单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的 位置是完全不确定的。 2 粒子 动 量的不确定性 (1)微观粒子具有波动性，会发生衍射。大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子 跑到投影位置以外。这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。 (2)由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的 大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量。 答案： CD 点 评 ： 对 微 观领 域里模型及 规 律的理解，不能持宏 观 、 固有的 传统 模式。 考点题型设计 对 概率波的理解 解析： 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。当然也可落在其他亮 纹处 ， 还 可能落在暗 纹 处 ，不 过 ，落在暗 纹处 的概率很小，故 C、 D选项 正确。 答案： CD 点 评 ： (1)概率大小只表明事件 发 生的可能性， 实际 情况 如何， 则 不确定。 (2)大量光子的行 为 易表 现 出光的波 动 性，少量光子的行 为 易表 现 出粒子性。 A亮条纹是电子到达概率大的地方 B该实验说明物质波理论是正确的 C该实验再次说明光子具有波动性 D该实验说明实物粒子具有波动性 答案： C 解析： 由 题 意可知，亮条 纹 是 电 子到达概率大的地方， 暗条 纹 是粒子到达概率小的地方，故 A正确； 电 子是 实 物粒子 ，能 发 生衍射 现 象， 该实验说 明物 质 波理 论 是正确的，不能 说 明光子的波 动 性，故 BD正确， C错误 ；本 题选择错误 的， 故 选 C。 对 不确定性关系的理解 D单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为单缝越窄，位置不确定量 x越小，动量不确定量 p越大的缘故 答案： BD 易错案例剖析 易 错 分析： 受经典力学规律的影响，没有正确理解不确定性关系。因为在经典力学概念中，一个粒子的 位置和动量是可以同时精确测定的，因而错