高二物理選修35第十七章：17.4 概率波

1、.§17.4 概率波 【教學(xué)目的】一知識(shí)與技能1理解微粒說的根本觀點(diǎn)及對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題2理解波動(dòng)說的根本觀點(diǎn)及對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題3理解事物的連續(xù)性與分立性是相對(duì)的，理解光既有波動(dòng)性，又有粒子性4理解光是一種概率波二過程與方法1領(lǐng)悟什么是概率波2理解物理學(xué)中物理模型的特點(diǎn)初步掌握科學(xué)抽象這種研究方法3通過數(shù)形結(jié)合的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)工具在物理科學(xué)中的作用三情感、態(tài)度與價(jià)值觀理解人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)和研究經(jīng)歷了一個(gè)非常漫長(zhǎng)的過程，這一過程也是辯證開展的過程根據(jù)事實(shí)建立學(xué)說，開展學(xué)說，或是決定學(xué)說的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實(shí)，再建立新的學(xué)說人類就是這樣通過光的行為，經(jīng)過分析和

2、研究，逐漸認(rèn)識(shí)光的本性的【重點(diǎn)難點(diǎn)】1、重點(diǎn)：人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的開展過程2、難點(diǎn)：對(duì)量子化、波粒二象性、概率波等概念的理解【授課內(nèi)容】一、經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波在經(jīng)典物理學(xué)的觀念中，人們形成了一種觀念，物質(zhì)要么具有粒子性，要么具有波動(dòng)性，非此即彼。任意時(shí)刻確實(shí)定位置和速度以及空中確實(shí)定軌道，是經(jīng)典物理學(xué)粒子運(yùn)動(dòng)的根本特征。與經(jīng)典的粒子不同，經(jīng)典的波在空間中是彌散開來的，其特征是具有頻率和波長(zhǎng)，也就是具有時(shí)空的周期性。 顯而易見，在經(jīng)典物理學(xué)中，波和粒子是兩種不同的研究對(duì)象，具有非常不同的表現(xiàn)。那么，為什么光和微觀粒子既表現(xiàn)有波動(dòng)性又表現(xiàn)有粒子性的雙重屬性呢？學(xué)生跟隨老師的講述對(duì)于原來所學(xué)的相

3、關(guān)知識(shí)進(jìn)展自主的回憶和歸納整理。點(diǎn)評(píng)：對(duì)于已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識(shí)可以穿插在平常的教學(xué)過程中時(shí)常進(jìn)展復(fù)習(xí)反思和類比遷移，屢次反復(fù)一定可以幫助學(xué)生更好的掌握和利用知識(shí)。問題：在微觀世界中，如何把波的圖象與粒子的圖象統(tǒng)一起來呢？學(xué)生考慮、討論后給出一些答復(fù)，就各種答案加以分析提煉總結(jié)。點(diǎn)評(píng)：給學(xué)生一定的自主學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間效果比被動(dòng)的承受知識(shí)要好，可以更加有效的培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和能動(dòng)性。二、概率波1、德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋1926年，德國物理學(xué)玻恩 Born ， 1882-1972 提出了概率波，認(rèn)為個(gè)別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定的偶爾性，但是大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。展示演示

4、文稿資料：玻恩點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用物理學(xué)家的歷史資料，不僅有真實(shí)感，增強(qiáng)了說服力，同時(shí)也能對(duì)學(xué)生進(jìn)展發(fā)放教育，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生的探究精神。、概率波對(duì)光的雙縫衍射現(xiàn)象的解釋：光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是“一份一份地進(jìn)展的.用很弱的光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn).從光子打在膠片上的位置，我們發(fā)現(xiàn)了規(guī)律性.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，假如曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上只出現(xiàn)一些無規(guī)那么分布的點(diǎn)子，那些點(diǎn)子是光子打在底片上形成的，假如曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，我們無法把它們區(qū)分開，因此看起來是連續(xù)的.單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)無法預(yù)測(cè),但是研究很多光子打在膠片上的位置,我們發(fā)現(xiàn)了規(guī)律性:光子落在某些條形區(qū)域內(nèi)的可能性較大.這些條

5、形區(qū)域正是某種波通過雙縫后發(fā)生干預(yù)時(shí)振幅加強(qiáng)的區(qū)域.這個(gè)現(xiàn)象說明，光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小概率，正是由于這個(gè)原因，1926年德國的物理學(xué)家波恩指出：雖然不能肯定某個(gè)光子落在哪一點(diǎn)，但由屏上各處明暗不同可知，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大，落在暗紋處的概率小。這就是說，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動(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。物理學(xué)中把光波叫做概率波. 概率表征某一事物出現(xiàn)的可能性.經(jīng)過長(zhǎng)期的探究，人們對(duì)光的認(rèn)識(shí)越來越深化了.光既是一種波,又是一種粒子,光既表現(xiàn)出波動(dòng)性又表現(xiàn)出粒子性.而在我們的經(jīng)歷中找不到既是波,又是粒子的東西.這是因

6、為我們的經(jīng)歷局限于宏觀物體的運(yùn)動(dòng),微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同，我們從來沒有過類似的經(jīng)歷.隨著人類的認(rèn)識(shí)范圍不斷擴(kuò)展，不可能直接感知的事物出如今我們面前.在這種情況下我們就要設(shè)想一種模型，盡管以日常經(jīng)歷來衡量，這個(gè)模型的行為非常古怪，但是只要能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，它就可以在一定范圍內(nèi)正確代表所研究的對(duì)象.、光的波動(dòng)性與粒子性是不同條件下的表現(xiàn)：與當(dāng)今“老師一稱最接近的“老師概念，最早也要追溯至宋元時(shí)期。金代元好問?示侄孫伯安?詩云：“伯安入小學(xué)，穎悟非凡貌，屬句有夙性，說字驚老師。于是看，宋元時(shí)期小學(xué)老師被稱為“老師有案可稽。清代稱主考官也為“老師，而一般學(xué)堂里的先生那么稱為“老師或“教習(xí)?？?/p>

7、見，“老師一說是比較晚的事了。如今體會(huì)，“老師的含義比之“老師一說，具有資歷和學(xué)識(shí)程度上較低一些的差異。辛亥革命后，老師與其他官員一樣依法令任命，故又稱“老師為“教員。講述：大量光子行為顯示波動(dòng)性；個(gè)別光子行為顯示粒子性；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越強(qiáng)；光的波長(zhǎng)越短，粒子性越強(qiáng)、概率波對(duì)物質(zhì)波的雙縫衍射現(xiàn)象的解釋對(duì)于電子和其他微觀粒子，由于同樣具有波粒二象性，所以與它們相聯(lián)絡(luò)的物質(zhì)波也是概率波。也就是說，單個(gè)粒子位置是不確定的。對(duì)于大量粒子，這種概率分布導(dǎo)致確定的宏觀結(jié)果。總之，按光子的模型，用統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)對(duì)待單個(gè)粒子與粒子總體的聯(lián)絡(luò)，并將波的觀點(diǎn)與粒子觀點(diǎn)結(jié)合起來了，但這里的波是特殊意義的波，因此被稱

8、為“概率波 這種對(duì)物質(zhì)波衍射與實(shí)物粒子的波粒二象性的理解，稱作統(tǒng)計(jì)解釋或概率解釋點(diǎn)評(píng)：存疑求解，人類社會(huì)的不斷開展和科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步都是在這樣的情景下獲得。三、課堂小結(jié)老師活動(dòng)：光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性。既不可把光看成宏觀觀念中的波，也不可把光看成宏觀觀念中的粒子。學(xué)生在老師進(jìn)展小結(jié)的同時(shí)可以同步把自己對(duì)于本節(jié)課的內(nèi)容小結(jié)進(jìn)展參照比照，查漏補(bǔ)缺。點(diǎn)評(píng)：課堂小結(jié)有利于學(xué)生對(duì)當(dāng)堂課的內(nèi)容形成完善的知識(shí)框架，強(qiáng)化理解和把握一些知識(shí)重點(diǎn)和難點(diǎn)。家庭是幼兒語言活動(dòng)的重要環(huán)境，為了與家長(zhǎng)配合做好幼兒閱讀訓(xùn)練工作，孩子一入園就召開家長(zhǎng)會(huì)，給家長(zhǎng)提出早期抓好幼兒閱讀的要求。我把幼兒在園里的閱讀活動(dòng)及閱讀情況及時(shí)傳遞給家長(zhǎng)，要求孩子回家向家長(zhǎng)朗讀兒歌，表演故事。我和家長(zhǎng)共同配合，一道訓(xùn)練，幼兒的閱讀才能進(jìn)步很快?！皫熤拍?，大體是從先秦時(shí)期的“師長(zhǎng)、師傅、先生而來。其中“師傅更早那么意指春秋時(shí)國君的老師。?說文解字?中有注曰：“師教人以道者之稱也?！皫熤x，如今泛指從事教育工作或是傳授知識(shí)技術(shù)也或是某方面有特長(zhǎng)值得學(xué)習(xí)者?！袄蠋煹脑獠⒎怯伞袄隙稳荨皫??！袄显谂f語義中也是一種尊稱，隱喻年長(zhǎng)且學(xué)識(shí)淵博者?！袄稀皫熯B用最初見于?史記?，有“荀卿最為老師之說法。漸漸“老師之說也不再有年