2021年高中物理 第17章 第4、5节 概率波 不确定性关系课件 新人教版选修3-5 .pptx

成才之路 · 物理;;;学习目标定位;;※;;如图所示是70000多个电子通过双缝后的干涉图样，人们能准确预知单个电子的运动情况吗？电子出现的位置是否有规律可循呢？;;1.经典的粒子 在经典物理学的概念中， 粒子有一定的_____大小，有一定的_____，有的还有电荷。其运动的基本特征是：任意时刻有确定_____和_____以及在空间的确定_____。 2．经典的波 经典的波在空间中是弥散开来的，其特征是具有_____和_____，也就是具有_____的周期性。;1.光波是概率波 光子落在各点的概率是不一样的，即光子落在明纹处的概率_____，落在暗纹处的概率_____。这就是说，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________。 2．物质波也是概率波 对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是________的，但在某点附近出现的概率的大小可以由_____的规律确定。对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是________。;1.概念 在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时__________的，在量子理论建立之后，要同时测出微观粒子的_____和_____，是不太可能的。我们把这种关系叫做不确定性关系。;;一、对概率波的理解 1．单个粒子运动的偶然性 我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不确定的。 2．大量粒子运动的必然性 由波动规律，我们可以准确地知道，大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言。 3．概率波体现了波粒二象性的和谐统一 概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说，概率波将波动性和粒子性统一在一起。;特别提醒： 在双缝干涉和单缝衍射的暗纹处也有光子到达，只是光子数“特别少”。;用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图象，则(　　) A．图象(a)表明光具有粒子性 B．图象(c)表明光具有波动性 C．用紫外光观察不到类似的图象 D．实验表明光是一种概率波;答案：ABD 解析：???象(a)曝光时间短，通过的光子数很少，呈现粒子性，A正确。图象(c)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，B正确。该实验表明光是一种概率波，D正确。紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，C错误。;二、对不确定性关系的理解 1．粒子位置的不确定性 单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的。 2．粒子动量的不确定性 (1)微观粒子具有波动性，会发生衍射。大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外。这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。 (2)由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量。;5．经典物理和微观物理的区别 (1)在经典物理学中，可以同时用位置和动量精确地描述质点的运动，如果知道质点的加速度，还可以预言质点在以后任意时刻的位置和动量，从而描绘它的运动轨迹。 (2)在微观物理学中，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量。因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动。但是，我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律。;; 在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上；假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子(　　) A．一定落在中央亮纹处 B．一定落在亮纹处 C．可能落在暗纹处 D．落在中央亮纹处的可能性最大;解析：根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上。当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确。 答案：CD 点评：(1)概率大小只表明事件发生的可能性，实际情况如何，则不确定。 (2)大量光子的行为易表现出光的波动性，少量光子的行为易表现出粒子性。;如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光。那么在荧光屏上将看到(　　) A．只有两条亮纹 B．有多条明暗相间的条纹 C．没有条纹 D．只有一条亮纹; 答案：B 解析：由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动性支配，对大量粒子运动到达屏上某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，所以选项B正确。;对不确定性关系的理解与应用 ; 答案：AD 解析：不确定性关系表明无论采