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4 概率波 第十七章波粒二象性 一 经典的粒子和经典的波 两种模型 粒子模型 波动模型 声音的干涉 衍射现象 经典粒子特征 大小 质量 电荷 运动特征 任意时刻的确定位置和速度以及时空中的确定轨道 经典波的特征 频率 波长即具有时空的周期性 自由落体 电子在电场中偏转 波和粒子是两种不同的研究对象 具有非常不同的表现 那么 为什么对于光子 电子和质子等粒子又能集它们于一身呢 二 概率波 明纹处到达的光子数多 暗纹到达的光子数少 这是否可以认为 是光子之间的相互作用使它表现出了波动性 而不是光子本身就具有波动性呢 一个光子通过狭缝后到底落在屏上的哪一点呢 1926年德国物理学家波恩指出 光子落在明处的概率大 落在暗处的概率小 光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定 所以从光子的概念上看 光波是一种概率波 玻恩 1882 1970 1954年诺贝尔物理学奖 三 电子干涉条纹对概率波的验证 与电子等微观粒子相联系的物质波也是概率波 单个粒子位置不确定 大量粒子确定的宏观结果 如干涉条纹 单缝衍射 光的本性的进一步认识波长长的光波动性明显 频率大的光粒子性明显 个别光子往往表现为粒子性 大量光子往往表现为波动性 1 在经典物理学的概念中 粒子的运动在任意时刻有确定的 和 波在空间中传播有固定的 和 表示波具有空间上的周期性 2 在弱光的干涉实验中 控制光的强度 使前一个光子到达屏幕后才发出第二个光子 从而排除光子之间相互作用的可能性 在这种情况下 如果时间较短 则在光屏上出现的是 若经过比较长的时间 则在屏上可以看到 这说明光子到达亮条纹处的 较大 到达暗条纹处的 较小 所以我们可以说光是一种 波 轨道 位置 速度 频率 波长 无规则分布的曝光点 明显的干涉条纹 概率 概率 概率 3 用电子做双缝干涉实验时 少量电子在屏上看不到分布规律 体现了电子的 性 但大量电子通过双缝时 在屏上就得到了清晰的干涉条纹 体现了电子的 性 4 电子 质子等实物粒子和光子一样 具有波动性 这种波动性就是粒子本身在空间某处出现的 大小问题 但光子又不同于其他实物粒子 光子在真空中的 是其他粒子永远达不到的 概率 传播速度 10 在单缝衍射实验中 中央亮条纹的光强占入射光光强的95 以上 假设现在只让一个光子通过单缝 则该光子 A 一定落在中央亮条纹上B 一定落在亮条纹处C 可能落在暗条纹处D 落在中央亮条纹处的可能性最大 CD 1 光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹 衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应 这一现象说明 A 光是电磁波B 光具有波动性C 光可以携带信息D 光具有波粒二象性 BC 2 下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是 A 光的色散和光的干涉B 光的干涉和光的衍射C 泊松亮斑和光电效应D 光的反射和光电效应 C 3 下列说法中正确的是 A 物质波属于机械波B 只有像电子 质子 中子这样的微观粒子才具有波动性C 德布罗意认为 任何一个运动着的物体 小到电子 质子 大到行星 太阳 都有一种波和它对应 这种波叫物质波D 宏观物体运动时 看不到它的衍射或干涉现象 所以宏观物体运动时不具有波动性 C 4 关于物质波 下列说法正确的是 A 电子衍射图样证明了物质波的正