人教课标版高中物理选修3-5第十七章波粒二象性第四节概率波PPT课件.ppt

概率波,授课教师：石劲蕾,选修 34 17.4 概率波,选修 34 17.4 概率波,经典的粒子和经典的波,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。,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,选修 34 17.4 概率波,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，明纹表示光子达到的概率大，暗纹反之。,选修 34 17.4 概率波,一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：,电子双缝的衍射实验,7个电子,100个电子,体现了粒子性,3000,20000,70000,体现了波动性,选修 34 17.4 概率波,实验结论,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。电子数越多，规则的条纹越来越明显。,选修 34 17.4 概率波,用足够多的电子进行双缝衍射 得到的结果与光的双缝衍射结果一样,实验结论理解, 出现了明暗相间的衍射条纹，体现电子的波动性, 衍射条纹掩饰了电子的粒子性 未能体现电子在空间分布的概率性质,用非常弱的电子束进行双缝衍射, 开始电子打在屏幕上的位置是任意的 随着时间推移，电子具有稳定的分布 出现清晰衍射条纹_和强电子束在短时间形成的一样,单个电子的运动方向是完全不确定的，具有概率分布 一定条件下，电子运动方向的概率具有确定的规律,选修 34 17.4 概率波,物质波不是经典波,实验结论理解, 经典的波是介质中质元共同振动的形成的 按经典波，双缝衍射中应体现为无论电子强度多么弱，屏幕上出现的是连续的强弱分布的衍射条纹, 实际上在电子强度弱（电子数少）的情形中 电子在屏幕上的分布是随机的，完全不确定的,选修 34 17.4 概率波,微观粒子不是经典粒子,实验结论理解, 经典粒子双缝衍射,子弹可以看作是经典粒子 假想用机关枪扫射双缝A和B，屏幕C收集子弹数目,选修 34 17.4 概率波,1) 将狭缝B挡住,实验结论理解,子弹通过A在屏幕C上有一定的分布, 类似于单缝衍射的中央主极大 P1 子弹落在中央主极大范围的概率分布,选修 34 17.4 概率波,2) 将狭缝A 挡住,实验结论理解,子弹通过狭缝B在屏幕C上有一定的分布, 类似于单缝衍射的中央主极大 P2 子弹落在中央主极大范围的概率分布,选修 34 17.4 概率波,3) A和B狭缝同时打开,实验结论理解, 子弹是经典粒子 原来通过A狭缝的子弹 还是通过A 原来通过B狭缝的子弹 还是通过B,两个狭缝同时打开，每颗子弹不会有新的选择！,屏幕C上子弹的概率分布,选修 34 17.4 概率波, 电子双缝衍射,实验结论理解,电子枪发射出的电子，在屏幕P上观察电子数目,1) 将狭缝B挡住,电子通过狭缝A 在屏幕C有一定分布 类似于单缝衍射 的中央主极大,选修 34 17.4 概率波, 电子双缝衍射,实验结论理解,电子枪发射出的电子，在屏幕P上观察电子数目,2) 将狭缝A挡住,电子通过狭缝B在屏幕C上有一定的分布 类似于单缝衍射的中央主极大,选修 34 17.4 概率波,3）A和B狭缝同时打开, 电子双缝衍射,电子枪发射出的电子，在屏幕P上观察电子数目,实验结论理解, 如果电子是经典粒子 原来通过A狭缝的电子 还是通过A 原来通过B狭缝的电子 还是通过B,屏幕上电子的概率分布,选修 34 17.4 概率波, 电子双缝衍射,实验结论理解,电子枪发射出的电子，在屏幕P上观察电子数目,屏幕C上电子的概率分布, 只开一个狭缝和同时开两个狭缝 电子运动的方向具有随机性, A和B狭缝同时开时 电子似乎“知道” 两个狭缝都打开！,选修 34 17.4 概率波,双缝和屏幕之间 到底发生了什么？ 屏幕上电子的分布 有了新的概率分布,实验结论理解,电子 不是经典粒子,选修 34 17.4 概率波,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。,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。,选修 34 17.4 概率波,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