第十七章第5節(jié)概率波不確定性關(guān)系ppt課件

1、第第 4 4、5 5節(jié)節(jié)了解了解教材教材新知新知把握把握熱點熱點考向考向知識點一知識點一知識點二知識點二考向一考向一考向二考向二 第第十十七七章章應(yīng)用應(yīng)用創(chuàng)新創(chuàng)新演練演練隨堂基礎(chǔ)鞏固隨堂基礎(chǔ)鞏固課時跟蹤訓(xùn)練課時跟蹤訓(xùn)練知識點三知識點三 1.經(jīng)典粒子的特征經(jīng)典粒子的特征 (1)經(jīng)典物理學(xué)中，粒子有一定的經(jīng)典物理學(xué)中，粒子有一定的 ，具有一，具有一定的定的 ，有的還帶有，有的還帶有 。 (2)經(jīng)典粒子運動的基本特征：服從經(jīng)典粒子運動的基本特征：服從 ，只要已知它們的受力情況及初位置、初速度，從理論上講只要已知它們的受力情況及初位置、初速度，從理論上講就可以準確、唯一地確定以后任一時刻的就可以準確、

2、唯一地確定以后任一時刻的 和和 ，以及空間中的確定的以及空間中的確定的 ?？臻g大小空間大小質(zhì)量質(zhì)量電荷電荷牛頓運動定律牛頓運動定律位置位置速度速度軌跡軌跡 2經(jīng)典波的特征經(jīng)典波的特征 經(jīng)典的波在空間是經(jīng)典的波在空間是 的，其特征是具有的，其特征是具有 和和 ，即具有時間、空間的周期性。在經(jīng)典物理中，波和，即具有時間、空間的周期性。在經(jīng)典物理中，波和粒子是兩種粒子是兩種 的研究對象，具有非常不同的表現(xiàn)，的研究對象，具有非常不同的表現(xiàn)，是是 的兩個物理屬性。的兩個物理屬性。彌散開來彌散開來頻率頻率波長波長完全不同完全不同不相容不相容1有關(guān)經(jīng)典物理中的粒子，下列說法正確的是有關(guān)經(jīng)典物理中的粒子，下列

3、說法正確的是 ()A有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量B有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小C既有一定的大小，又有一定的質(zhì)量既有一定的大小，又有一定的質(zhì)量D有的粒子還有一定量的電荷有的粒子還有一定量的電荷解析：根據(jù)經(jīng)典力學(xué)關(guān)于粒子的理論可知解析：根據(jù)經(jīng)典力學(xué)關(guān)于粒子的理論可知C、D正確。正確。答案：答案：CD 1光波是一種概率波光波是一種概率波 光的波動性不是光子之間光的波動性不是光子之間 引起的，而是光子自引起的，而是光子自身身 的性質(zhì)，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)律的性質(zhì)，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)律確定，所以，光波是一種

4、概率波。確定，所以，光波是一種概率波。 2物質(zhì)波也是概率波物質(zhì)波也是概率波 對于電子和其他微觀粒子，單個粒子的位置是對于電子和其他微觀粒子，單個粒子的位置是 的，的，但在某點附近出現(xiàn)的概率的大小可以由但在某點附近出現(xiàn)的概率的大小可以由 的規(guī)律確定。對的規(guī)律確定。對于大量粒子，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。也是概率波。相互作用相互作用固有固有不確定不確定動搖動搖 特別提醒特別提醒物質(zhì)波是一種概率波，但不能將實物質(zhì)波是一種概率波，但不能將實物粒子的波動性等同于宏觀的機械波，更不能理解為物粒子的波動性等同于宏觀的機械波，更

5、不能理解為粒子做曲線運動。粒子做曲線運動。 1正確理解光的波動性正確理解光的波動性 光的干涉現(xiàn)象不是光子之間的相互作用使它表現(xiàn)出波動光的干涉現(xiàn)象不是光子之間的相互作用使它表現(xiàn)出波動性的，在雙縫干涉實驗中，使光源性的，在雙縫干涉實驗中，使光源S非常弱，以致前一個光子非常弱，以致前一個光子到達屏后才發(fā)射第二個光子。這樣就排除了光子之間的相互到達屏后才發(fā)射第二個光子。這樣就排除了光子之間的相互作用的可能性。實驗結(jié)果表明，盡管單個光子的落點不可預(yù)作用的可能性。實驗結(jié)果表明，盡管單個光子的落點不可預(yù)知，但長時間曝光之后仍然得到了干涉條紋分布。可見，光知，但長時間曝光之后仍然得到了干涉條紋分布?？梢?，光的

6、波動性不是光子之間的相互作用引起的。的波動性不是光子之間的相互作用引起的。 2光波是一種概率波光波是一種概率波 在雙縫干涉實驗中，光子通過雙縫后，對某一個光子而言，在雙縫干涉實驗中，光子通過雙縫后，對某一個光子而言，不能肯定它落在哪一點，但屏上各處明暗條紋的不同亮度，說明不能肯定它落在哪一點，但屏上各處明暗條紋的不同亮度，說明光子落在各處的可能性即概率是不相同的。光子落在明條紋處的光子落在各處的可能性即概率是不相同的。光子落在明條紋處的概率大，落在暗條紋處的概率小。概率大，落在暗條紋處的概率小。 這就是說光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)律來確定，這就是說光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)

7、律來確定，因此說光是一種概率波。因此說光是一種概率波。 3物質(zhì)波也是概率波物質(zhì)波也是概率波 對于電子、實物粒子等其他微觀粒子，同樣具有波粒二象性，對于電子、實物粒子等其他微觀粒子，同樣具有波粒二象性，所以與它們相聯(lián)系的物質(zhì)波也是概率波。所以與它們相聯(lián)系的物質(zhì)波也是概率波。 也就是說，單個粒子位置是不確定的，具有偶然性；大量粒也就是說，單個粒子位置是不確定的，具有偶然性；大量粒子運動具有必然性，遵循統(tǒng)計規(guī)律。概率波將波動性和粒子性統(tǒng)子運動具有必然性，遵循統(tǒng)計規(guī)律。概率波將波動性和粒子性統(tǒng)一在一起。一在一起。 特別提醒特別提醒 (1)在雙縫干涉和單縫衍射的暗條紋處也有光子到達，在雙縫干涉和單縫衍射

8、的暗條紋處也有光子到達，只是光子數(shù)量只是光子數(shù)量“特別少很難呈現(xiàn)出亮度。特別少很難呈現(xiàn)出亮度。 (2)要理解統(tǒng)計規(guī)律，對統(tǒng)計規(guī)律的認識是理解概率波的要理解統(tǒng)計規(guī)律，對統(tǒng)計規(guī)律的認識是理解概率波的前提。前提。2在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的的95%以上。假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子能通過單縫，那么該光子以上。假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子能通過單縫，那么該光子 ()A一定落在中央亮紋處一定落在中央亮紋處B一定落在亮紋處一定落在亮紋處C可能落在暗紋處可能落在暗紋處D落在中央亮紋處的可能性最大落在中央亮紋處的可能性最大解析：根據(jù)光的概率波

9、的概念，對于一個光子通過單縫落在何處，解析：根據(jù)光的概率波的概念，對于一個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，可達是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達95%以上。以上。當然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，只不過落在暗處當然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，只不過落在暗處的概率很小而已，故只有的概率很小而已，故只有C、D正確。正確。答案：答案：CD不確定性不確定性 xp 1粒子位置的不確定性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量，但它們可單縫衍射現(xiàn)象中，入射的粒子有確定的動量，但它們可以處于擋板左側(cè)的任何位置，也就是說，

10、粒子在擋板左側(cè)的以處于擋板左側(cè)的任何位置，也就是說，粒子在擋板左側(cè)的位置是完全不確定的。位置是完全不確定的。 2粒子動量的不確定性粒子動量的不確定性 微觀粒子具有波動性，會發(fā)生衍射。大部分粒子到達狹微觀粒子具有波動性，會發(fā)生衍射。大部分粒子到達狹縫之前沿水平方向運動，而在經(jīng)過狹縫之后，有些粒子跑到縫之前沿水平方向運動，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動方向垂直的動量。投影位置以外。這些粒子具有與其原來運動方向垂直的動量。由于哪個粒子到達屏上的哪個位置是完全隨機的，所以粒子由于哪個粒子到達屏上的哪個位置是完全隨機的，所以粒子在垂直方向上的動量也具有不確定性，不確

11、定量的大小可以在垂直方向上的動量也具有不確定性，不確定量的大小可以由中央亮條紋的寬度來衡量。由中央亮條紋的寬度來衡量。解析：不確定關(guān)系表明，無論采用什么方法試圖確定坐標和相應(yīng)解析：不確定關(guān)系表明，無論采用什么方法試圖確定坐標和相應(yīng)動量中的一個，必然引起另一個較大的不確定性，這樣的結(jié)果與動量中的一個，必然引起另一個較大的不確定性，這樣的結(jié)果與測量儀器及測量方法是否完備無關(guān)，無論怎樣改善測量儀器和測測量儀器及測量方法是否完備無關(guān)，無論怎樣改善測量儀器和測量方法，都不可能逾越不確定關(guān)系所給出的限度。故量方法，都不可能逾越不確定關(guān)系所給出的限度。故A、D正確。正確。答案：答案：AD 例例1物理學(xué)家做了

12、一個有趣的實驗：在雙縫干涉實驗物理學(xué)家做了一個有趣的實驗：在雙縫干涉實驗中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強度，使光子只能一中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫。實驗結(jié)果表明，如果曝光時間不太長，底個一個地通過狹縫。實驗結(jié)果表明，如果曝光時間不太長，底片上只出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子；如果曝光時間足夠長，底片上片上只出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子；如果曝光時間足夠長，底片上就出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋，對這個實驗結(jié)果有下列認識，其中就出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋，對這個實驗結(jié)果有下列認識，其中正確的是正確的是 () A曝光時間不長時，光子的能量太小，底片上的條紋看曝光時間不長時，光子的能

13、量太小，底片上的條紋看不清楚，故出現(xiàn)不規(guī)則的點子不清楚，故出現(xiàn)不規(guī)則的點子 B單個光子的運動沒有確定的軌道單個光子的運動沒有確定的軌道 C干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方 D只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出波動性只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出波動性 思路點撥思路點撥光是概率波，單個光子的運動具有偶然光是概率波，單個光子的運動具有偶然性，大量光子的運動具有必然性。性，大量光子的運動具有必然性。 解析解析光波是概率波，單個光子沒有確定的軌道，其光波是概率波，單個光子沒有確定的軌道，其到達某點的概率受波動規(guī)律支配，大量光子的行為符合統(tǒng)到達某點的概率受

14、波動規(guī)律支配，大量光子的行為符合統(tǒng)計規(guī)律，受波動規(guī)律支配，才表現(xiàn)出波動性，出現(xiàn)干涉中計規(guī)律，受波動規(guī)律支配，才表現(xiàn)出波動性，出現(xiàn)干涉中的亮紋或暗紋，故的亮紋或暗紋，故A錯誤，錯誤，B、D正確；干涉條紋中的亮紋正確；干涉條紋中的亮紋處是光子到達機會多的地方，暗紋處是光子到達機會少的處是光子到達機會多的地方，暗紋處是光子到達機會少的地方，但也有光子到達，故地方，但也有光子到達，故C正確。正確。 答案答案BCD1下列說法正確的是下列說法正確的是 ()A概率波就是機械波概率波就是機械波B物質(zhì)波是一種概率波物質(zhì)波是一種概率波C概率波和機械波的本質(zhì)是一樣的，都能發(fā)生干涉和衍射概率波和機械波的本質(zhì)是一樣的，

15、都能發(fā)生干涉和衍射 景象景象D在光的雙縫干涉實驗中，若有一個光子，則能確定這個在光的雙縫干涉實驗中，若有一個光子，則能確定這個 光子落在哪個點上光子落在哪個點上解析：機械波是振動在介質(zhì)中的傳播，而概率波是粒子所到達解析：機械波是振動在介質(zhì)中的傳播，而概率波是粒子所到達區(qū)域的機率大小可以通過波動的規(guī)律來確定。故其本質(zhì)不同區(qū)域的機率大小可以通過波動的規(guī)律來確定。故其本質(zhì)不同A、C錯，錯，B對；由于光是一種概率波，光子落在哪個點上不能確對；由于光是一種概率波，光子落在哪個點上不能確定。定。答案：答案：B1下列說法正確的是下列說法正確的是 ()A牛頓運動定律適用于一切實物粒子的運動牛頓運動定律適用于一切實物粒子的運動B牛頓運動定律適用于一切宏觀物體的運動牛頓運動定律適用于一切宏觀物體的運動C牛頓運動定律也適用于高速微觀粒子牛頓運動定律也適用于高速微觀粒子D研究微觀粒子的運動規(guī)律應(yīng)用量子力學(xué)研究微觀粒子的運動規(guī)律應(yīng)用量子力學(xué)解析：牛頓運動定律適用于宏觀物體的低速運動，高速運動解析：牛頓運動定律適用于宏觀物體的低速運動，高速運動問題需用相對論解決，微觀粒子的運動規(guī)律應(yīng)用量子力學(xué)，問題需用相對論解決，微觀粒子的運動規(guī)律應(yīng)用量子力學(xué)，可見只有可見只有D正確