《（全國(guó)通用版）2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第4節(jié) 概率波 第5節(jié) 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國(guó)通用版）2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第4節(jié) 概率波 第5節(jié) 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5.ppt（32頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第十七章,波粒二象性,第四節(jié)概率波 第五節(jié)不確定性關(guān)系,學(xué) 習(xí) 目 標(biāo),知 識(shí) 導(dǎo) 圖,課 前 預(yù) 習(xí),1經(jīng)典的粒子 在經(jīng)典物理學(xué)的概念中， 粒子有一定的________大小，有一定的________，有的還有電荷。其運(yùn)動(dòng)的基本特征是：任意時(shí)刻有確定________和________以及在空間的確定________。 2經(jīng)典的波 經(jīng)典的波在空間中是彌散開(kāi)來(lái)的，其特征是具有________和________，也就是具有________的周期性。,知識(shí)點(diǎn) 1,經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波,空間,質(zhì)量,位置,速度,軌道,頻率,波長(zhǎng),時(shí)空,1光波是概率波 光子落在各點(diǎn)的概率是不一樣的，即光子落在明紋處的概率_

2、_____，落在暗紋處的概率______。這就是說(shuō)，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò)波動(dòng)的規(guī)律確定。所以，從光子的概念上看，光波是一種__________。 2物質(zhì)波也是概率波 對(duì)于電子和其他微觀粒子，單個(gè)粒子的位置是__________的，但在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率的大小可以由________的規(guī)律確定。對(duì)于大量粒子，這種概率分布導(dǎo)致確定的宏觀結(jié)果，所以物質(zhì)波也是__________。,知識(shí)點(diǎn) 2,概率波,大,小,概率波,不確定,波動(dòng),概率波,1概念 在經(jīng)典力學(xué)中，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位置和動(dòng)量是可以同時(shí)____________的，在量子理論建立之后，要同時(shí)測(cè)出微觀粒子的________和________，是

3、不太可能的。我們把這種關(guān)系叫做不確定性關(guān)系。 2表達(dá)式 利用數(shù)學(xué)方法對(duì)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析可以知道，如果以x表示粒子位置的不確定量，以p表示粒子在x方向上的動(dòng)量的不確定量，那么 xp______ 式中h 是普朗克常量。這就是著名的不確定性關(guān)系，簡(jiǎn)稱(chēng)不確定關(guān)系。,知識(shí)點(diǎn) 3,不確定性關(guān)系,精確測(cè)定,位置,動(dòng)量,判一判 (1)經(jīng)典的粒子的運(yùn)動(dòng)適用牛頓第二定律。() (2)經(jīng)典的波在空間傳播具有周期性。() (3)經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波研究對(duì)象相同。() (4)光子通過(guò)狹縫后落在屏上的位置是可以確定的。() (5)光子通過(guò)狹縫后落在屏上明紋處的概率大些。() (6)電子通過(guò)狹縫后運(yùn)動(dòng)的軌跡是確定的。

4、(), ,CD,想一想 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，某光子打在光屏上的落點(diǎn)能預(yù)測(cè)嗎？大量的光子打在光屏上的落點(diǎn)是否有規(guī)律？請(qǐng)用概率波的觀點(diǎn)解釋雙縫干涉圖樣的形成。 答案：在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，某個(gè)光子打在光屏上的落點(diǎn)根本不能預(yù)測(cè)，但大量光子打在光屏上將形成明暗相間的干涉條紋，這說(shuō)明光子落在各點(diǎn)的概率是不一樣的，光子落在明條紋處的概率大，落在暗條紋處的概率小，光子在空間出現(xiàn)的概率遵循波動(dòng)規(guī)律，所以光波是一種概率波。,課 內(nèi) 探 究,如圖所示是雙縫干涉的圖樣，我們?nèi)绾斡霉獾牟６笮詠?lái)解釋呢？,探究一對(duì)概率波的理解,,,提示：圖a中表示曝光時(shí)間很短的情況，在膠片上出現(xiàn)的是隨機(jī)分布的光點(diǎn)。延長(zhǎng)膠片曝光的時(shí)

5、間，就會(huì)出現(xiàn)如圖b所示的圖樣。從圖中可以看出，光子在某些條形區(qū)域出現(xiàn)的概率增大，這些區(qū)域是光波通過(guò)雙縫后產(chǎn)生相干振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域；而落在其他一些條形區(qū)域的概率很小，這些區(qū)域是光波通過(guò)雙縫后產(chǎn)生相干振動(dòng)減弱的區(qū)域。曝光的時(shí)間越長(zhǎng)，圖樣就越清晰(如c圖所示)，這說(shuō)明，可以用光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的概率，來(lái)解釋光的干涉圖樣，即認(rèn)為光是一種概率波。,1單個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的偶然性 我們可以知道粒子落在某點(diǎn)的概率，但不能預(yù)言粒子落在什么位置，即粒子到達(dá)什么位置是隨機(jī)的，是預(yù)先不確定的。 2大量粒子運(yùn)動(dòng)的必然性 由波動(dòng)規(guī)律，我們可以準(zhǔn)確地知道，大量粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此我們可以對(duì)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)言。,3概率波體現(xiàn)了波

6、粒二象性的和諧統(tǒng)一 概率波的主體是光子、實(shí)物粒子，體現(xiàn)了粒子性的一面；同時(shí)粒子在某一位置出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配，體現(xiàn)了波動(dòng)性的一面，所以說(shuō)，概率波將波動(dòng)性和粒子性統(tǒng)一在一起。,特別提醒：(1)在雙縫干涉和單縫衍射的暗紋處也有光子到達(dá)，只是光子數(shù)“特別少”。 (2)要理解統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)是理解概率波的前提。,(多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上；假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過(guò)單縫，那么該光子() A一定落在中央亮紋處B一定落在亮紋處 C可能落在暗紋處D落在中央亮紋處的可能性最大,典例 1,CD,解題指導(dǎo)：(1)概率大小只表明事件發(fā)生的可能性，實(shí)際情況如

7、何，則不確定。 (2)大量光子的行為易表現(xiàn)出光的波動(dòng)性，少量光子的行為易表現(xiàn)出粒子性。 解析：根據(jù)光的概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過(guò)單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達(dá)95%以上。當(dāng)然也可落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過(guò)，落在暗紋處的概率很小，故C、D選項(xiàng)正確。,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1下列說(shuō)法正確的是() A概率波就是機(jī)械波 B物質(zhì)波是一種概率波 C概率波和機(jī)械波的本質(zhì)是一樣的，都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象 D在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若有一個(gè)光子，則能確定這個(gè)光子落在哪個(gè)點(diǎn)上 解析：概率波與機(jī)械波是兩個(gè)概念，本質(zhì)不同；物質(zhì)波是一種概率波，符合概率波的特點(diǎn)；光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若有一

8、個(gè)光子，這個(gè)光子的落點(diǎn)是不確定的，但有概率較大的位置。故B正確。,B,對(duì)微觀粒子的分析能不能用“軌跡”來(lái)描述呢？ 提示：微觀粒子的運(yùn)動(dòng)遵循不確定關(guān)系，也就是說(shuō)，要準(zhǔn)確確定粒子的位置，動(dòng)量(或速度)的不確定量就更大；反之，要準(zhǔn)確確定粒子的動(dòng)量(或速度)，位置的不確定量就更大，也就是說(shuō)不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道粒子的位置和動(dòng)量。因而不可能用“軌跡”來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng)。,探究二對(duì)不確定性關(guān)系的理解,1粒子位置的不確定性 單縫衍射現(xiàn)象中，入射的粒子有確定的動(dòng)量，但它們可以處于擋板左側(cè)的任何位置，也就是說(shuō)，粒子在擋板左側(cè)的位置是完全不確定的。 2粒子動(dòng)量的不確定性 (1)微觀粒子具有波動(dòng)性，會(huì)發(fā)生衍射。大部分粒

9、子到達(dá)狹縫之前沿水平方向運(yùn)動(dòng)，而在經(jīng)過(guò)狹縫之后，有些粒子跑到投影位置以外。這些粒子具有與其原來(lái)運(yùn)動(dòng)方向垂直的動(dòng)量。 (2)由于哪個(gè)粒子到達(dá)屏上的哪個(gè)位置是完全隨機(jī)的，所以粒子在垂直方向上的動(dòng)量也具有不確定性，不確定量的大小可以由中央亮條紋的寬度來(lái)衡量。,5經(jīng)典物理和微觀物理的區(qū)別 (1)在經(jīng)典物理學(xué)中，可以同時(shí)用位置和動(dòng)量精確地描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，如果知道質(zhì)點(diǎn)的加速度，還可以預(yù)言質(zhì)點(diǎn)在以后任意時(shí)刻的位置和動(dòng)量，從而描繪它的運(yùn)動(dòng)軌跡。 (2)在微觀物理學(xué)中，不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道粒子的位置和動(dòng)量。因而也就不可能用“軌跡”來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng)。但是，我們可以準(zhǔn)確地知道大量粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。,典例 2,答

10、案：(1)5.31029m/s(2)5.89105m/s,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2(多選)光通過(guò)單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動(dòng)量的不確定關(guān)系的觀點(diǎn)加以解釋?zhuān)_的是() A單縫越寬，光沿直線傳播，是因?yàn)閱慰p越寬，位置不確定量x越大，動(dòng)量不確定量p越大的緣故 B單縫越寬，光沿直線傳播，是因?yàn)閱慰p越寬，位置不確定量x越大，動(dòng)量不確定量p越小的緣故 C單縫越窄，中央亮紋越寬，是因?yàn)閱慰p越窄，位置不確定量x越小，動(dòng)量不確定量p越小的緣故 D單縫越窄，中央亮紋越寬，是因?yàn)閱慰p越窄，位置不確定量x越小，動(dòng)量不確定量p越大的緣故,BD,素 養(yǎng) 提 升,易錯(cuò)點(diǎn)：不能正確理解不確定性關(guān)系,(多選)以下說(shuō)法正確的是() A微觀粒子不能用“軌道”觀點(diǎn)來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng) B微觀粒子用“軌道”觀點(diǎn)來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng) C微觀粒子位置不能精確確定 D微觀粒子位置能精確確定,案 例,AC,易錯(cuò)分析：受經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的影響，沒(méi)有正確理解不確定性關(guān)系。因?yàn)樵诮?jīng)典力學(xué)概念中，一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量是可以同時(shí)精確測(cè)定的，因而錯(cuò)選B、D。 正確解答：微觀粒子的動(dòng)量和位置是不能同時(shí)確定的，這也就決定了不能用“軌道”的觀點(diǎn)來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確。由微觀粒子的波粒二象性可知微觀粒子的位置不能精確確定，故C項(xiàng)正確。,