多彩课堂高中物理 17.4《概率波》课件 新人教选修35

1、 第 4 节：概 率 波第十七章：波粒二象性2021/8/8 星期日11. 了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的 问题。2. 了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的 问题。3. 了解事物的连续性与分立性是相对的，了解光既有波动 性，又有粒子性。4. 了解光是一种概率波。2021/8/8 星期日2 首先通过经典的粒子和经典的波的对比，提出光子的落点特点，引出概率波的概念。再通过电子双缝衍射的说明，得出物质波不是经典波。微观粒子不是经典粒子的特点说明。最后通过电子干涉条纹对概率波的验证，了解光是一种概率波。 在介绍电子双缝衍射部分时，举例机关枪射子弹的例子，能有效的说明落点概

2、率的特点，能较好的说明概率波现象。并且充分应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。2021/8/8 星期日3经典的粒子经典的波（经典物理学关于粒子和波的概念）经典的粒子： 具有空间大小、质量、电量等，遵从牛顿第二定律，任意时刻有确定的位置和速度，以及确定的运动轨迹。经典的波： 某种物理量呈时空周期性的分布 ( 确定的点处具时间周期性，确定的方向上具有空间周期性)，特征是具有频率和波长。 2021/8/8 星期日4 显然，在经典的传统观念中，一个客体要么是粒子，要么是波，非此即彼！ 为什么光子、电子和

3、质子等微观粒子又能集这两种互不相容的属性于一身呢？2021/8/8 星期日5一、概率波 明纹处到达的光子数多，暗纹到达的光子少 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行，而不是光子本身就具有波动性呢？2021/8/8 星期日6一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，光波是刻画光子在空间的概率分布的一种概率波。2021/8/8 星期日7电子双缝衍射 1. 用足够强的电子束进行双缝衍射 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

4、了电子的粒子性 未能体现电子在空间分布的概率性质 得到的结果与光的双缝衍射结果一样 2021/8/8 星期日82. 用非常弱的电子束进行双缝衍射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 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 2021/8/8 星期日9 经典的波是介质中质元共同振动形成的 双缝衍射中体现为无论电子强度多么弱，屏幕上 出现的是强弱连续分布的衍射条纹 实际上在电子强度弱的情形中，电子在屏幕上 的分布是随机的，完全不确定的 物质波不是经典波 2021/8/8

5、 星期日10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 收集子弹数目微观粒子不是经典粒子2021/8/8 星期日111. 将狭缝 B 挡住 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2021/8/8 星期日122. 将狭缝 A 挡住 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2021/8/8 星期日133. A 和 B 狭缝同时打开 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

6、通过 B屏幕 C 上子弹的概率分布：不因两个狭缝同时打开每颗子弹会有新的选择！2021/8/8 星期日14 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2021/8/8 星期日152. 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2021/8/8 星期日163. A 和 B 狭缝同时打开 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：2021/8/8 星期日17屏幕 C

7、 实际观察到类似光的双缝衍射条纹屏幕 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！2021/8/8 星期日18双缝和屏幕之间到底发生了什么？屏幕上电子的分布 有了新的概率分布电子不是经典粒子 2021/8/8 星期日19光子在某处出现的概率由光在该处的强度决定I 大，光子出现概率大I 小，光子出现概率小统一于概率波理论单缝衍射光子在某处出现的概率和该处光振幅的平方成正比2021/8/8 星期日20二、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刻画粒子在空间分布的概率波单个粒子 位置不

8、确定大量粒子 确定的宏观结果 如干涉条纹2021/8/8 星期日211. 概率波光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，光波是刻画光子在空间的概率分布的一种概率波。2. 电子干涉条纹对概率波的验证单个粒子 位置不确定大量粒子 确定的宏观结果 如干涉条纹2021/8/8 星期日22B1. 光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是 ( ) A. 入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应 B. 发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比 C. 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大 D. 光电效应发生的时间极短，一般不超过 10 s2021/8/8 星期日2

9、3C2. 下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是 ( ) A. 有的光是波，有的光是粒子 B. 光子与电子是同样的一种粒子 C. 光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子 性越显著 D. 大量光子产生的效果往往显示粒子性2021/8/8 星期日243.下列说法不正确的是 ( ) A. 光是一种电磁波 B. 光是一种概率波 C. 光子相当于高速运动的质点 D. 光的直线传播只是宏观近似规律C2021/8/8 星期日252021/8/8 星期日269、静夜四无邻，荒居旧业贫。2022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202210、雨中黄叶树，灯下白头人。20

10、22/9/92022/9/92022/9/99/9/2022 4:15:23 AM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/9/92022/9/92022/9/9Sep-2209-Sep-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/9/92022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99/9/202214、他乡生白发，旧国见青山。09 九月 20222022/9/92022/9/92022/9/915、比不了得就不比，得不到的就不要。九月 222022/9/92022/

11、9/92022/9/99/9/202216、行动出成果，工作出财富。2022/9/92022/9/909 September 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/9/92022/9/92022/9/99/9/2022 4:15:23 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/9/9202

12、2/9/92022/9/9Sep-2209-Sep-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/9/92022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99/9/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。09 九月 20222022/9/92022/9/92022/9/915、楚塞三湘接，荆门九派通。九月 222022/9/92022/9/92022/9/99/9/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/9/

13、92022/9/909 September 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022/9/92022/9/92022/9/99/9/2022 4:15:23 AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/9/92022/9/92022/9/9Sep-2209-Sep-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2022/9/92022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99/9/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。09 九月 20222022/9/92022/9/92022/9/915、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。九月 222022/9/92022/9/92022/9/99/9/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/9/92022/9/909 September 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022/9/92