高中物理 第17章 波粒二象性 第4、5节 概率波、不确定性关系课件 新人教版选修3-5.ppt

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,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？,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。,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。,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，因而错选B、