多彩課堂高中物理 17.4《概率波》課件 新人教選修35

1、 第 4 節(jié)：概 率 波第十七章：波粒二象性2021/8/8 星期日11. 了解微粒說的基本觀點(diǎn)及對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的解釋和所遇到的 問題。2. 了解波動(dòng)說的基本觀點(diǎn)及對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的解釋和所遇到的 問題。3. 了解事物的連續(xù)性與分立性是相對(duì)的，了解光既有波動(dòng) 性，又有粒子性。4. 了解光是一種概率波。2021/8/8 星期日2 首先通過經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波的對(duì)比，提出光子的落點(diǎn)特點(diǎn)，引出概率波的概念。再通過電子雙縫衍射的說明，得出物質(zhì)波不是經(jīng)典波。微觀粒子不是經(jīng)典粒子的特點(diǎn)說明。最后通過電子干涉條紋對(duì)概率波的驗(yàn)證，了解光是一種概率波。 在介紹電子雙縫衍射部分時(shí)，舉例機(jī)關(guān)槍射子彈的例子，能有效的說明落點(diǎn)概

2、率的特點(diǎn)，能較好的說明概率波現(xiàn)象。并且充分應(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)行發(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)生的探索精神。2021/8/8 星期日3經(jīng)典的粒子經(jīng)典的波（經(jīng)典物理學(xué)關(guān)于粒子和波的概念）經(jīng)典的粒子： 具有空間大小、質(zhì)量、電量等，遵從牛頓第二定律，任意時(shí)刻有確定的位置和速度，以及確定的運(yùn)動(dòng)軌跡。經(jīng)典的波： 某種物理量呈時(shí)空周期性的分布 ( 確定的點(diǎn)處具時(shí)間周期性，確定的方向上具有空間周期性)，特征是具有頻率和波長(zhǎng)。 2021/8/8 星期日4 顯然，在經(jīng)典的傳統(tǒng)觀念中，一個(gè)客體要么是粒子，要么是波，非此即彼！ 為什么光子、電子和

3、質(zhì)子等微觀粒子又能集這兩種互不相容的屬性于一身呢？2021/8/8 星期日5一、概率波 明紋處到達(dá)的光子數(shù)多，暗紋到達(dá)的光子少 這是否可以認(rèn)為，是光子之間的相互作用使它表現(xiàn)出了波動(dòng)行，而不是光子本身就具有波動(dòng)性呢？2021/8/8 星期日6一個(gè)光子通過狹縫后到底落在屏上的哪一點(diǎn)呢？ 1926年德國(guó)物理學(xué)家波恩指出：光子落在明處的概率大，落在暗處的概率小。 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，光波是刻畫光子在空間的概率分布的一種概率波。2021/8/8 星期日7電子雙縫衍射 1. 用足夠強(qiáng)的電子束進(jìn)行雙縫衍射 出現(xiàn)了明暗相間的衍射條紋，體現(xiàn)電子的波動(dòng)性 衍射條紋掩飾

4、了電子的粒子性 未能體現(xiàn)電子在空間分布的概率性質(zhì) 得到的結(jié)果與光的雙縫衍射結(jié)果一樣 2021/8/8 星期日82. 用非常弱的電子束進(jìn)行雙縫衍射單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)方向是完全不確定的 具有概率分布 一定條件下，電子運(yùn)動(dòng)方向的概率具有確定的規(guī)律 開始電子打在屏幕上的位置是任意的 隨著時(shí)間推移，電子具有穩(wěn)定的分布 出現(xiàn)清晰衍射條紋 和強(qiáng)電子束在短時(shí)間形成的一樣 2021/8/8 星期日9 經(jīng)典的波是介質(zhì)中質(zhì)元共同振動(dòng)形成的 雙縫衍射中體現(xiàn)為無論電子強(qiáng)度多么弱，屏幕上 出現(xiàn)的是強(qiáng)弱連續(xù)分布的衍射條紋 實(shí)際上在電子強(qiáng)度弱的情形中，電子在屏幕上 的分布是隨機(jī)的，完全不確定的 物質(zhì)波不是經(jīng)典波 2021/8/8

5、 星期日10經(jīng)典粒子雙縫衍射 子彈可以看作是經(jīng)典粒子 假想用機(jī)關(guān)槍掃射雙縫 A 和 B，屏幕 C 收集子彈數(shù)目微觀粒子不是經(jīng)典粒子2021/8/8 星期日111. 將狹縫 B 擋住 子彈通過 A 在屏幕 C 上有一定的分布 類似于單縫衍射的中央主極大 P1 子彈落在中央主極大范圍的概率分布2021/8/8 星期日122. 將狹縫 A 擋住 子彈通過狹縫 B 在屏幕 C 上有一定的分布 類似于單縫衍射的中央主極大 P2 子彈落在中央主極大范圍的概率分布2021/8/8 星期日133. A 和 B 狹縫同時(shí)打開 子彈是經(jīng)典粒子 原來通過 A 狹縫的子彈 還是通過 A 原來通過 B 狹縫的子彈 還是

6、通過 B屏幕 C 上子彈的概率分布：不因兩個(gè)狹縫同時(shí)打開每顆子彈會(huì)有新的選擇！2021/8/8 星期日14 電子雙縫衍射 電子槍發(fā)射出的電子，在屏幕 P 上觀察電子數(shù)目1. 將狹縫 B 擋住 電子通過狹縫 A 在屏幕 C 有一定分布 類似于單縫衍射的中央主極大2021/8/8 星期日152. 將狹縫 A 擋住 電子通過狹縫 B 在屏幕 C 上有一定的分布 類似于單縫衍射的中央主極大2021/8/8 星期日163. A 和 B 狹縫同時(shí)打開 如果電子是經(jīng)典粒子 原來通過 A 狹縫的電子 還是通過 A 原來通過 B 狹縫的電子 還是通過 B屏幕上電子的概率分布：2021/8/8 星期日17屏幕 C

7、 實(shí)際觀察到類似光的雙縫衍射條紋屏幕 C 上電子的概率分布 只開一個(gè)狹縫和同時(shí)開兩個(gè)狹縫 電子運(yùn)動(dòng)的方向具有隨機(jī)性 A 和 B 狹縫同時(shí)開時(shí)電子似乎“知道” 兩個(gè)狹縫都打開！2021/8/8 星期日18雙縫和屏幕之間到底發(fā)生了什么？屏幕上電子的分布 有了新的概率分布電子不是經(jīng)典粒子 2021/8/8 星期日19光子在某處出現(xiàn)的概率由光在該處的強(qiáng)度決定I 大，光子出現(xiàn)概率大I 小，光子出現(xiàn)概率小統(tǒng)一于概率波理論單縫衍射光子在某處出現(xiàn)的概率和該處光振幅的平方成正比2021/8/8 星期日20二、電子干涉條紋對(duì)概率波的驗(yàn)證 與電子等微觀粒子相聯(lián)系的物質(zhì)波也是刻畫粒子在空間分布的概率波單個(gè)粒子 位置不

8、確定大量粒子 確定的宏觀結(jié)果 如干涉條紋2021/8/8 星期日211. 概率波光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動(dòng)的規(guī)律確定，光波是刻畫光子在空間的概率分布的一種概率波。2. 電子干涉條紋對(duì)概率波的驗(yàn)證單個(gè)粒子 位置不確定大量粒子 確定的宏觀結(jié)果 如干涉條紋2021/8/8 星期日22B1. 光電效應(yīng)的四條規(guī)律中，波動(dòng)說僅能解釋的一條規(guī)律是 ( ) A. 入射光的頻率必須大于或等于被照金屬的極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng) B. 發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比 C. 光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大 D. 光電效應(yīng)發(fā)生的時(shí)間極短，一般不超過 10 s2021/8/8 星期日2

9、3C2. 下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是 ( ) A. 有的光是波，有的光是粒子 B. 光子與電子是同樣的一種粒子 C. 光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子 性越顯著 D. 大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性2021/8/8 星期日243.下列說法不正確的是 ( ) A. 光是一種電磁波 B. 光是一種概率波 C. 光子相當(dāng)于高速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn) D. 光的直線傳播只是宏觀近似規(guī)律C2021/8/8 星期日252021/8/8 星期日269、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。2022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。20

10、22/9/92022/9/92022/9/99/9/2022 4:15:23 AM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。2022/9/92022/9/92022/9/9Sep-2209-Sep-2212、故人江海別，幾度隔山川。2022/9/92022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202213、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99/9/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。09 九月 20222022/9/92022/9/92022/9/915、比不了得就不比，得不到的就不要。九月 222022/9/92022/

11、9/92022/9/99/9/202216、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。2022/9/92022/9/909 September 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。2022/9/92022/9/92022/9/99/9/2022 4:15:23 AM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。2022/9/9202

12、2/9/92022/9/9Sep-2209-Sep-2212、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無限完美。2022/9/92022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99/9/202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。09 九月 20222022/9/92022/9/92022/9/915、楚塞三湘接，荊門九派通。九月 222022/9/92022/9/92022/9/99/9/202216、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。2022/9/

13、92022/9/909 September 202217、空山新雨后，天氣晚來秋。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。2022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202210、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2022/9/92022/9/92022/9/99/9/2022 4:15:23 AM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2022/9/92022/9/92022/9/9Sep-2209-Sep-2212、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。2022/9/92022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202213、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99/9/202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。09 九月 20222022/9/92022/9/92022/9/915、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。九月 222022/9/92022/9/92022/9/99/9/202216、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022/9/92022/9/909 September 202217、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。2022/9/92