1、成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-5,波粒二象性,第十七章,第四節(jié)概率波 第五節(jié)不確定性關(guān)系,第十七章,如圖所示是70000多個(gè)電子通過雙縫后的干涉圖樣，人們能準(zhǔn)確預(yù)知單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)情況嗎？電子出現(xiàn)的位置是否有規(guī)律可循呢？,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來的，其特征是具有_和_，也就是具有_的周期性。,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

2、，即光子落在明紋處的概率_，落在暗紋處的概率_。這就是說，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動(dòng)的規(guī)律確定。所以，從光子的概念上看，光波是一種_。,概率波,大,小,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_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_。,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_，是不太可能的。我們把這種關(guān)系叫做不確定性關(guān)系。,不確定性關(guān)系,精確測(cè)定,位置,動(dòng)量,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

3、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)稱不確定關(guān)系。,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，概率波將波

4、動(dòng)性和粒子性統(tǒng)一在一起。 特別提醒： 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”。,A圖象(a)表明光具有粒子性 B圖象(c)表明光具有波動(dòng)性 C用紫外光觀察不到類似的圖象 D實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波 答案：ABD 解析：圖象(a)曝光時(shí)間短，通過的光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性，A正確。圖象(c)曝光時(shí)間長(zhǎng)，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動(dòng)性，B正確。該實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波，D正確。紫外線本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，C錯(cuò)誤。,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，粒子在擋板左側(cè)的位

5、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。大部分粒子到達(dá)狹縫之前沿水平方向運(yùn)動(dòng)，而在經(jīng)過狹縫之后，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衡量。,答案：CD,點(diǎn)評(píng)：對(duì)微觀領(lǐng)域里模型及規(guī)律的理解，不能持宏觀、固有的傳統(tǒng)模式。,對(duì)概率波的理解,解析：根據(jù)光的概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過單縫落在何處，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

6、，落在暗紋處的概率很小，故C、D選項(xiàng)正確。 答案：CD 點(diǎn)評(píng)：(1)概率大小只表明事件發(fā)生的可能性，實(shí)際情況如何，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。,A亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的 C該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性 D該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性 答案：C 解析：由題意可知，亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是粒子到達(dá)概率小的地方，故A正確；電子是實(shí)物粒子，能發(fā)生衍射現(xiàn)象，該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的，不能說明光子的波動(dòng)性，故BD正確，C錯(cuò)誤；本題選擇錯(cuò)誤的，故選C。,對(duì)不確定性關(guān)系的理解,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 答案：BD,易錯(cuò)分析：受經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的影響，沒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、