《高中物理 第17章 波粒二象性 4 概率波 5 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修35》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第17章 波粒二象性 4 概率波 5 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修35（31頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第十七章4概率波5不確定性關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解經(jīng)典物理學(xué)中的粒子和波的特點(diǎn).2.了解概率波的內(nèi)容.3.了解“不確定性關(guān)系”的含義.內(nèi)容索引知識(shí)探究 題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究一、概率波一、概率波導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究用極微弱的可見(jiàn)光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖1甲、乙、丙所示的圖象.圖1(1)圖象甲是曝光時(shí)間很短的情況，光點(diǎn)的分布有什么特點(diǎn)？說(shuō)明了什么問(wèn)題？答案答案當(dāng)曝光時(shí)間很短時(shí)，屏上的光點(diǎn)是隨機(jī)分布的，具有不確定性，說(shuō)明了光具有粒子性.答案(2)圖象乙是曝光時(shí)間稍長(zhǎng)情況，當(dāng)光子數(shù)較多時(shí)落在哪些區(qū)域的概率較大？可用什么規(guī)律來(lái)確定？答案答案落在某些條形區(qū)域的概率較大，這種概率可用

2、波動(dòng)規(guī)律來(lái)確定.答案(3)圖象丙是曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)的情況，體現(xiàn)了光的什么性？怎樣解釋上述現(xiàn)象？答案答案光的波動(dòng)性.綜合上面三個(gè)圖象可知，少量光子呈現(xiàn)粒子性，大量光子呈現(xiàn)波動(dòng)性，而且光是一種概率波.答案知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.光波是一種概率波：光的波動(dòng)性不是光子之間的 引起的，而是光子自身 的性質(zhì)，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，光波是一種概率波.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 ，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)波也是概率波.相互作用固有不確定的波動(dòng)3.經(jīng)典的粒子(1)含義：粒子有一

3、定的 ，具有一定的 ，有的還帶有 .(2)運(yùn)動(dòng)的基本特征：遵從 ，任意時(shí)刻有確定的位置和 ，在時(shí)空中有確定的 .4.經(jīng)典的波(1)含義：在空間是 的.(2)特征：具有 和 ，即具有時(shí)空的周期性.空間大小質(zhì)量電荷牛頓運(yùn)動(dòng)定律速度軌道彌散開來(lái)頻率波長(zhǎng)即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)光子通過(guò)狹縫后落在屏上的位置是可以確定的.()(2)光子通過(guò)狹縫后落在屏上亮條紋處的概率大些.()(3)電子通過(guò)狹縫后運(yùn)動(dòng)的軌跡是確定的.()(4)經(jīng)典的波在空間傳播具有周期性.()二、不確定性關(guān)系二、不確定性關(guān)系知識(shí)梳理知識(shí)梳理不確定性xp位置動(dòng)量普朗克常量3.微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本特征：不再遵守 定律，不可能同

4、時(shí)準(zhǔn)確地知道粒子的 和 ，不可能用“軌跡”來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng)，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只能通過(guò) 做統(tǒng)計(jì)性的描述.牛頓運(yùn)動(dòng)位置動(dòng)量概率即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)電子通過(guò)狹縫后運(yùn)動(dòng)的軌跡是確定的.()(2)宏觀物體的動(dòng)量和位置可準(zhǔn)確測(cè)定.()(3)微觀粒子的動(dòng)量和位置不可同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定.()答案題型探究一、對(duì)概率波的理解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)先不能確定的.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)了波粒二象性的和諧

5、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.例例1(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答案解析解析根據(jù)光波是概率波的概念，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.解析針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)

6、訓(xùn)練(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的亮暗條紋說(shuō)明了A.光具有波動(dòng)性B.光具有粒子性C.光波是一種概率波D.以上說(shuō)法全都錯(cuò)誤解析解析雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的亮條紋和暗條紋，說(shuō)明了光子落點(diǎn)具有一定的概率，即符合概率波的規(guī)律，并說(shuō)明光具有波動(dòng)性.答案解析1.在雙縫干涉和單縫衍射的暗條紋處也有光子到達(dá)，只是光子數(shù)量“特別少”，很難呈現(xiàn)出亮度.2.要理解統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)是理解概率波的前提.總結(jié)提升總結(jié)提升二、對(duì)不確定性關(guān)系的理解4.不確定性關(guān)系告訴我們，如果要更準(zhǔn)確地確定粒子的位置(即x更小)，那么動(dòng)量的測(cè)量一定會(huì)更不準(zhǔn)確(即p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，也不可能用“

7、軌跡”來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng).答案解析解析不確定性關(guān)系表明，無(wú)論采用什么方法試圖確定位置坐標(biāo)和相應(yīng)動(dòng)量中的一個(gè)，必然引起另一個(gè)較大的不確定性，這樣的結(jié)果與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無(wú)關(guān)，無(wú)論怎樣改善測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法，都不可能逾越不確定性關(guān)系所給出的限度.故A、D正確.解析例例3質(zhì)量為10 g的子彈與電子的速率相同，均為500 m/s，測(cè)量準(zhǔn)確度為0.01%，若位置和速率在同一實(shí)驗(yàn)中同時(shí)測(cè)量，試問(wèn)它們位置的最小不確定量各為多少？(電子質(zhì)量為m9.11031kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案答案1.061031 m1.16103 m答案解析理解不確定性關(guān)系時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)對(duì)子彈這樣的宏觀物體，不確定

8、量是微不足道的，對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性沒(méi)有任何限制，但對(duì)微觀粒子卻是不可忽略的.(2)在微觀世界中，粒子質(zhì)量較小，不能同時(shí)精確地測(cè)出粒子的位置和動(dòng)量，也就不能準(zhǔn)確地把握粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(多選)下列各種波屬于概率波的是A.聲波 B.無(wú)線電波C.光波 D.物質(zhì)波123答案解析解析解析光波的波動(dòng)性具有概率波的規(guī)律，任一運(yùn)動(dòng)的物體均有一種物質(zhì)波與之對(duì)應(yīng)，且這種物質(zhì)波也具有概率波的規(guī)律.概率波與機(jī)械波和電磁波的本質(zhì)不同.123解析答案解析解析不確定性關(guān)系表示位置、動(dòng)量的精度相互制約，此長(zhǎng)彼消，當(dāng)粒子的位置不確定性更小時(shí)，粒子動(dòng)量的不確定性更大；反之亦然，故不能同時(shí)準(zhǔn)確確定粒子的位置和動(dòng)量，不確定性關(guān)系是自然界中的普遍規(guī)律，對(duì)微觀世界的影響顯著，對(duì)宏觀世界的影響可忽略，故C、D正確.123123解析答案答案見(jiàn)解析答案123這個(gè)速度不確定量在宏觀世界中微不足道，可認(rèn)為球的速度是確定的，其運(yùn)動(dòng)遵從經(jīng)典物理學(xué)理論.(2)電子的質(zhì)量me9.11031 kg，測(cè)定其位置的不確定量為1010 m.123答案答案見(jiàn)解析答案解析解析電子的速度測(cè)定的不確定量5.8105 m/s這個(gè)速度不確定量不可忽略，不能認(rèn)為電子具有確定的速度，其運(yùn)動(dòng)不能用經(jīng)典物理學(xué)理論處理.解析