高中物理 第17章 第4、5节 概率波 不确定性关系课件 新人教版选修35.ppt

第十七章波粒二象性 第4节概率波第5节不确定性关系 栏目链接 学习目标 1 了解经典粒子和波的模型 2 了解概率波的内容 3 通过分析实验 体会微观粒子波粒二象性模型的建立过程 4 初步了解不确定性关系的内容 感受数学工具在物理发展过程中的作用 5 了解模型在物理学发展中的重要作用及其局限性 体会人类对自然界的探究是不断深入的 栏目链接 1 经典的粒子和经典的波 1 经典粒子有一定的质量和空间大小 遵循牛顿第二定律 在任意时刻有确定的位置和速度 在时空中有确定的轨道 2 经典波 在空间是散开的 具有确定的频率和波长 具有时空的周期性 栏目链接 2 概率波 1 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 光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定 像这样的波就是概率波 2 物质波也是概率波 电子和其他微观粒子 同样具有波粒二象性 所以与它们相联系的物质波也是概率波 注 德布罗意波也是概率波 双缝干涉图样中的明纹处是电子落点概率大的地方 暗纹处是电子落点概率小的地方 但概率的大小受波动规律的支配 栏目链接 尝试应用1 在做双缝干涉实验时 发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处 则b处可能是 a a 亮纹b 暗纹c 既有可能是亮纹也有可能是暗纹d 以上各种情况均有可能解析 按波的概率分布的特点去判断 由于大部分光子都落在b点 故b处一定是亮纹 选项a正确 栏目链接 1 粒子位置的不确定性 在单缝衍射现象中 入射的粒子有确定的动量 但它们可以处于挡板的任何位置 也就是说 粒子在挡板上的位置是完全不确定的 2 粒子动量的不确定性 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方向垂直的动量 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 尝试应用2 多选 由不确定性关系可以得出的结论是 bc a 如果动量的不确定范围越小 则与它对应位置坐标的不确定范围也越小b 如果位置坐标的不确定范围越小 则动量的不确定范围就越大c 动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数d 动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一的确定关系 解析 从微观不确定性关系入手根据 x与 p的相互关系做出选择 如果要准确地确定粒子的位置 即 x更小 那么动量的测量一定会更不准确 即 p更大 也就是说 不可能同时准确地知道粒子的位置和动量 故bc正确 多选 用极微弱的可见光做双缝干涉实验 随着时间的增加 在屏上先后出现如图 a b c 所示的图象 则 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 审题指导 概率波 指空间中某点某时刻可能出现的几率 其中概率的大小受波动规律的支配 一切运动的物体才有物质波 因为单个光子所能到达的位置不能确定 即每次只照亮一个位置 这表明光是一份一份传播的 说明光具有粒子性 单个光子所到达哪个位置是个概率问题 大量光子却表现出波动性 即光子到达哪个位置是一个概率问题 故此实验表明了光是一种概率波 解析 图象 a 以一个个的亮点 即每次只照亮一个位置 这表明光是一份一份传播的 说明光具有粒子性 故a正确 图象 c 有明显的明暗相间的干涉条纹 而干涉是波特有的性质 故表明光具有波动性 故b正确 因为紫外光是不可见光 所以直接用眼睛观察不到类似的图象 但是用感光胶片就能观察到类似现象 故c错误 因为单个光子所能到达的位置不能确定 但大量光子却表现出波动性 即光子到达哪个位置是一个概率问题 故此实验表明了光是一种概率波 故d正确 答案 abd 变式训练1 下列关于概率波的说法中 正确的是 b a 概率波就是机械波b 物质波是一种概率波c 概率波和机械波的本质是一样的 都能发生干涉和衍射现象d 在光的双缝干涉实验中 若有一个粒子 则它只能从其中一个缝中穿过 栏目链接 解析 概率波具有波粒二象性 因此 概率波不是机械波 a错 对于电子和其他微观粒子 由于同样具有波粒二象性 所以与它们