高二物理人教版選修概率波不確定性關(guān)系課件

1、一、對概率波的理解一、對概率波的理解1.1.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)出波動性的，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(shí)驗(yàn)中，使光源在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，使光源S S非常弱，以致前一個(gè)光子到達(dá)屏非常弱，以致前一個(gè)光子到達(dá)屏后才發(fā)射第二個(gè)光子后才發(fā)射第二個(gè)光子. .這樣就排除了光子之間的相互作用的可這樣就排除了光子之間的相互作用的可能性能性. .實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管單個(gè)光子的落點(diǎn)不可預(yù)知，但長時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管單個(gè)光子的落點(diǎn)不可預(yù)知，但長時(shí)間曝光之后仍然得到了干涉條紋分布間曝光之后仍然得到了干涉條紋分布. .可見，光的波

2、動性不是可見，光的波動性不是光子之間的相互作用引起的光子之間的相互作用引起的. .2.2.光波是一種概率波光波是一種概率波在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光子通過雙縫后，對某一個(gè)光子而言，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光子通過雙縫后，對某一個(gè)光子而言，不能肯定它落在哪一點(diǎn)，但屏上各處明暗條紋的不同亮度，不能肯定它落在哪一點(diǎn)，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. .光子落在明條光子落在明條紋處的概率大，落在暗條紋處的概率小紋處的概率大，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

3、通過波動的規(guī)律來確定，因此說光是一種概率波因此說光是一種概率波. .3.3.其他微觀粒子的概率波其他微觀粒子的概率波對于電子、實(shí)物粒子等其他微觀粒子，同樣具有波粒二象性，對于電子、實(shí)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(gè)粒子位置是不確定的，具有偶然性；大量粒也就是說，單個(gè)粒子位置是不確定的，具有偶然性；大量粒子運(yùn)動具有必然性，遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律子運(yùn)動具有必然性，遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律. .概率波將波動性和粒子性概率波將波動性和粒子性統(tǒng)一在一起統(tǒng)一在一起. . (1) (1)在雙縫干涉和單縫衍射的暗條紋處也有光子在雙縫干

4、涉和單縫衍射的暗條紋處也有光子到達(dá)，只是光子數(shù)量到達(dá)，只是光子數(shù)量“特別少特別少”很難呈現(xiàn)出亮度很難呈現(xiàn)出亮度. .(2)(2)要理解統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對統(tǒng)計(jì)規(guī)律的認(rèn)識是理解概率波的前提要理解統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對統(tǒng)計(jì)規(guī)律的認(rèn)識是理解概率波的前提. .【典例【典例1 1】在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入】在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的的整個(gè)光強(qiáng)的9595以上以上. .假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過單縫，那假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過單縫，那么該光子么該光子( )( )A.A.一定落在中央亮紋處一定落在中央亮紋處B.B.一定落在亮紋處一定落在亮紋處C.C.可能落在暗紋處可能落在暗紋處D

5、.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 【解題指導(dǎo)【解題指導(dǎo)】解決本題關(guān)鍵要明確概率波的知識，知道解決本題關(guān)鍵要明確概率波的知識，知道概率波的規(guī)律就是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，單個(gè)光子是不能肯定落在哪個(gè)概率波的規(guī)律就是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，單個(gè)光子是不能肯定落在哪個(gè)點(diǎn)上的，我們只能得出大量光子的落點(diǎn)區(qū)域點(diǎn)上的，我們只能得出大量光子的落點(diǎn)區(qū)域. .【標(biāo)準(zhǔn)解答【標(biāo)準(zhǔn)解答】選選C C、D.D.根據(jù)光波是概率波的概念，對于一個(gè)光根據(jù)光波是概率波的概念，對于一個(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中央亮紋處. .當(dāng)然也可落在其他亮紋

6、處，還可能落在暗紋處，當(dāng)然也可落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過，落在暗紋處的概率很小，故不過，落在暗紋處的概率很小，故C C、D D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確. .【規(guī)律方法【規(guī)律方法】 關(guān)于光子到達(dá)區(qū)域的理解關(guān)于光子到達(dá)區(qū)域的理解光具有波動性，光的波動性是統(tǒng)計(jì)規(guī)律的結(jié)果，對某個(gè)光子光具有波動性，光的波動性是統(tǒng)計(jì)規(guī)律的結(jié)果，對某個(gè)光子我們無法判斷它落到哪個(gè)位置，我們只能判斷大量光子的落我們無法判斷它落到哪個(gè)位置，我們只能判斷大量光子的落點(diǎn)區(qū)域點(diǎn)區(qū)域. .同時(shí)，我們要明確在暗條紋處，也有光子到達(dá)，只是同時(shí)，我們要明確在暗條紋處，也有光子到達(dá)，只是光子數(shù)很少；對于通過單縫的大量光子而言，絕大多數(shù)光子光

7、子數(shù)很少；對于通過單縫的大量光子而言，絕大多數(shù)光子落在中央亮紋處，只有少數(shù)光子落在其他亮紋處及暗紋處落在中央亮紋處，只有少數(shù)光子落在其他亮紋處及暗紋處. .【變式訓(xùn)練】為了驗(yàn)證光的波粒二象性，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中【變式訓(xùn)練】為了驗(yàn)證光的波粒二象性，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中將光屏換成照相底片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，下列說法正確將光屏換成照相底片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，下列說法正確的是的是( )( )A.A.使光子一個(gè)一個(gè)地通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時(shí)使光子一個(gè)一個(gè)地通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時(shí)間足夠長，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣間足夠長，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣B.B.使光子一個(gè)一個(gè)地通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

8、裝置的單縫，如果時(shí)使光子一個(gè)一個(gè)地通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時(shí)間很短，底片上將出現(xiàn)不太清晰的雙縫干涉圖樣間很短，底片上將出現(xiàn)不太清晰的雙縫干涉圖樣 C.C.大量光子的運(yùn)動顯示光的波動性大量光子的運(yùn)動顯示光的波動性 D.D.個(gè)別光子的運(yùn)動顯示光的粒子性，光只有波動性沒有粒子個(gè)別光子的運(yùn)動顯示光的粒子性，光只有波動性沒有粒子性性【解析【解析】選選A A、C.C.單個(gè)光子的運(yùn)動具有不確定性，但其落點(diǎn)的單個(gè)光子的運(yùn)動具有不確定性，但其落點(diǎn)的概率分布還是遵循一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律可以顯概率分布還是遵循一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律可以顯示出光的波動性的一面示出光的波動性的一面. .選項(xiàng)選項(xiàng)

9、A A、C C正確正確. . 【變式備選】【變式備選】(2011(2011寧波高二檢測寧波高二檢測)2003)2003年全世界物理年全世界物理學(xué)家評選出學(xué)家評選出“十大最美物理實(shí)驗(yàn)十大最美物理實(shí)驗(yàn)”，排名第一的為，排名第一的為19611961年物年物理學(xué)家利用理學(xué)家利用“托馬斯托馬斯楊楊”雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行電子干涉雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行電子干涉的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn). .從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋，該實(shí)驗(yàn)說明的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋，該實(shí)驗(yàn)說明( )( )A.A.光具有波動性光具有波動性B.B.光具有波粒二象性光具有波

10、粒二象性C.C.微觀粒子也具有波動性微觀粒子也具有波動性D.D.微觀粒子也是一種電磁波微觀粒子也是一種電磁波【解析【解析】選選C.C.電子能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，表明電子具有波動性電子能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，表明電子具有波動性. .干干涉現(xiàn)象是波的特征，電子是微觀粒子，它能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，涉現(xiàn)象是波的特征，電子是微觀粒子，它能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，表明電子等微觀粒子具有波動性表明電子等微觀粒子具有波動性. .但此實(shí)驗(yàn)不能說明電子等微但此實(shí)驗(yàn)不能說明電子等微觀粒子的波就是電磁波觀粒子的波就是電磁波. .故只有選項(xiàng)故只有選項(xiàng)C C正確正確. .二、對不確定性關(guān)系的理解二、對不確定性關(guān)系的理解1.1.粒子位置的不確定性粒子位

11、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，但它們可以處單縫衍射現(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，粒子在擋板左側(cè)的位置于擋板左側(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是完全不確定的. .2.2.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)生衍射微觀粒子具有波動性，會發(fā)生衍射. .大部分粒子到達(dá)狹縫之前大部分粒子到達(dá)狹縫之前沿水平方向運(yùn)動，而在經(jīng)過狹縫之后，有些粒子跑到投影位沿水平方向運(yùn)動，而在經(jīng)過狹縫之后，有些粒子跑到投影位置以外置以外. .這些粒子具有與其原來運(yùn)動方向垂直的動量這些粒子具有與其原來運(yùn)動方向垂直

12、的動量. .由于哪由于哪個(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量也具有不確定性，不確定量的大小可以由中央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亮條紋的寬度來衡量. .3.3.位置和動量的不確定性關(guān)系：位置和動量的不確定性關(guān)系：xpxp由由xpxp 可以知道，在微觀領(lǐng)域，要準(zhǔn)確地測定粒子可以知道，在微觀領(lǐng)域，要準(zhǔn)確地測定粒子的位置，動量的不確定性就更大；反之，要準(zhǔn)確確定粒子的的位置，動量的不確定性就更大；反之，要準(zhǔn)確確定粒子的動量，那么位置的不確定性就更大動量，那么位置的不確定性就更大.

13、.如將狹縫變成寬縫，粒子如將狹縫變成寬縫，粒子的動量能被精確測定的動量能被精確測定( (可認(rèn)為此時(shí)不發(fā)生衍射可認(rèn)為此時(shí)不發(fā)生衍射) )，但粒子通過，但粒子通過縫的位置的不確定性卻增大了；反之取狹縫縫的位置的不確定性卻增大了；反之取狹縫x0 x0，粒子的，粒子的位置測定精確了，但衍射范圍會隨位置測定精確了，但衍射范圍會隨xx的減小而增大，這時(shí)動的減小而增大，這時(shí)動量的測定就更加不準(zhǔn)確了量的測定就更加不準(zhǔn)確了. .h4h44.4.微觀粒子的運(yùn)動沒有特定的軌道微觀粒子的運(yùn)動沒有特定的軌道由不確定關(guān)系由不確定關(guān)系xpxp 可知，微觀粒子的位置和動量是可知，微觀粒子的位置和動量是不能同時(shí)被確定的，這也就

14、決定了不能用不能同時(shí)被確定的，這也就決定了不能用“軌跡軌跡”的觀點(diǎn)來的觀點(diǎn)來描述粒子的運(yùn)動，因?yàn)槊枋隽Ｗ拥倪\(yùn)動，因?yàn)椤败壽E軌跡”對應(yīng)的粒子某時(shí)刻應(yīng)該有確對應(yīng)的粒子某時(shí)刻應(yīng)該有確定的位置和動量，但這是不符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律的定的位置和動量，但這是不符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律的. .微觀粒子的運(yùn)動微觀粒子的運(yùn)動狀態(tài)，不能像宏觀物體的運(yùn)動那樣通過確定的軌跡來描述，狀態(tài)，不能像宏觀物體的運(yùn)動那樣通過確定的軌跡來描述，而是只能通過概率波進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性的描述而是只能通過概率波進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性的描述. .h45.5.經(jīng)典物理和微觀物理的區(qū)別經(jīng)典物理和微觀物理的區(qū)別在經(jīng)典物理學(xué)中，可以同時(shí)用位置和動量精確地描述質(zhì)點(diǎn)的在經(jīng)典物理學(xué)中，可以同時(shí)

15、用位置和動量精確地描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動，如果知道質(zhì)點(diǎn)的加速度運(yùn)動，如果知道質(zhì)點(diǎn)的加速度. .還可以預(yù)言質(zhì)點(diǎn)在以后任意時(shí)還可以預(yù)言質(zhì)點(diǎn)在以后任意時(shí)刻的位置和動量，從而描繪它的運(yùn)動軌跡刻的位置和動量，從而描繪它的運(yùn)動軌跡. .在微觀物理學(xué)中，不確定關(guān)系告訴我們，如果要更準(zhǔn)確地確在微觀物理學(xué)中，不確定關(guān)系告訴我們，如果要更準(zhǔn)確地確定粒子的位置定粒子的位置( (即即xx很小很小) )，那么動量的測量一定會更不準(zhǔn)確，那么動量的測量一定會更不準(zhǔn)確( (即即pp更大更大) )，即不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道粒子的位置和動量，即不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道粒子的位置和動量. .因而也就不可能用因而也就不可能用“軌跡軌跡”來描述粒子

16、的運(yùn)動來描述粒子的運(yùn)動. .但是，我們可但是，我們可以準(zhǔn)確地知道大量粒子運(yùn)動時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律以準(zhǔn)確地知道大量粒子運(yùn)動時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律. .一個(gè)宏觀系統(tǒng)總是一個(gè)宏觀系統(tǒng)總是包含著大量粒子，因此我們?nèi)匀荒軌驅(qū)暧^現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)言包含著大量粒子，因此我們?nèi)匀荒軌驅(qū)暧^現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)言. .例例如，當(dāng)粒子數(shù)很少時(shí)，我們不能預(yù)言粒子通過擋板上的狹縫如，當(dāng)粒子數(shù)很少時(shí)，我們不能預(yù)言粒子通過擋板上的狹縫后落在屏上的位置，但卻可以準(zhǔn)確知道粒子落在屏上某點(diǎn)的后落在屏上的位置，但卻可以準(zhǔn)確知道粒子落在屏上某點(diǎn)的概率；概率大的位置正好是某種波通過狹縫發(fā)生衍射時(shí)產(chǎn)生概率；概率大的位置正好是某種波通過狹縫發(fā)生衍射時(shí)產(chǎn)生亮條紋的位置亮條

17、紋的位置. . (1) (1)不確定性關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn)，不確定性關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn)，也不是說微觀粒子的動量測不準(zhǔn)，更不是說微觀粒子的坐標(biāo)也不是說微觀粒子的動量測不準(zhǔn)，更不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量都測不準(zhǔn)，而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時(shí)測和動量都測不準(zhǔn)，而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時(shí)測準(zhǔn)準(zhǔn). .(2)(2)普朗克常量是不確定關(guān)系中的重要角色，如果普朗克常量是不確定關(guān)系中的重要角色，如果h h的值可忽的值可忽略不計(jì)，這時(shí)物體的位置、動量可同時(shí)有確定的值，如果略不計(jì)，這時(shí)物體的位置、動量可同時(shí)有確定的值，如果h h不不能忽略，這時(shí)必須考慮微粒的波粒二象性能忽略，這時(shí)

18、必須考慮微粒的波粒二象性.h.h成為劃分經(jīng)典物成為劃分經(jīng)典物理學(xué)和量子力學(xué)的一個(gè)界線理學(xué)和量子力學(xué)的一個(gè)界線. .【典例【典例2 2】質(zhì)量為】質(zhì)量為10 g10 g的子彈與電子的速率相同均為的子彈與電子的速率相同均為500 m/s500 m/s，測量準(zhǔn)確度為測量準(zhǔn)確度為0.01%0.01%，若位置和速率在同一實(shí)驗(yàn)中同時(shí)測量，若位置和速率在同一實(shí)驗(yàn)中同時(shí)測量，試問它們位置的最小不確定量各為多少？試問它們位置的最小不確定量各為多少？( (電子質(zhì)量電子質(zhì)量m=9.1m=9.11010-31-31 kg) kg) 【解題指導(dǎo)【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：【標(biāo)準(zhǔn)解答【標(biāo)

19、準(zhǔn)解答】測量準(zhǔn)確度也就是速度的不確定性，故子彈、測量準(zhǔn)確度也就是速度的不確定性，故子彈、電子的速度不確定量為電子的速度不確定量為v=0.05 m/sv=0.05 m/s, ,子彈動量的不確定量子彈動量的不確定量pp1 1=5=51010-4-4 kg kgm/sm/s, ,電子動量的不確定量電子動量的不確定量pp2 2=4.6=4.61010-32-32 kg kgm/sm/s, ,由由xx 子彈位置的最小不確定量子彈位置的最小不確定量 電子位置的最小不確定量電子位置的最小不確定量答案：答案：1.061.061010-31-31 m 1.15 m 1.151010-3-3 m mh,4p343

20、1146.63 10 x m1.06 10 m,4 3.14 5 10 3432326.63 10 x m1.15 10 m.4 3.14 4.6 10【規(guī)律方法【規(guī)律方法】 對不確定關(guān)系的理解技巧對不確定關(guān)系的理解技巧從本例可見對子彈這樣的宏觀物體，不確定量是微不足道從本例可見對子彈這樣的宏觀物體，不確定量是微不足道的，對測量準(zhǔn)確性沒有任何限制，但對微觀粒子卻是不可忽的，對測量準(zhǔn)確性沒有任何限制，但對微觀粒子卻是不可忽略的；不確定性關(guān)系略的；不確定性關(guān)系xpxp 是自然界的普遍規(guī)律，對是自然界的普遍規(guī)律，對微觀世界的影響顯著，對宏觀世界的影響可忽略不計(jì)微觀世界的影響顯著，對宏觀世界的影響可忽

21、略不計(jì). .也就是也就是說，宏觀世界中的物體質(zhì)量較大說，宏觀世界中的物體質(zhì)量較大, ,位置和速度的不確定范圍較位置和速度的不確定范圍較小，可同時(shí)較精確測出物體的位置和動量；在微觀世界中，小，可同時(shí)較精確測出物體的位置和動量；在微觀世界中，粒子質(zhì)量較小，不能同時(shí)精確地測出粒子的位置和動量，也粒子質(zhì)量較小，不能同時(shí)精確地測出粒子的位置和動量，也就不能準(zhǔn)確地把握粒子的運(yùn)動狀態(tài)了就不能準(zhǔn)確地把握粒子的運(yùn)動狀態(tài)了. .h4【變式訓(xùn)練】對不確定性關(guān)系【變式訓(xùn)練】對不確定性關(guān)系xpxp 有以下幾種理有以下幾種理解，其中正確的是解，其中正確的是( )( )A.A.微觀粒子的動量不可能確定微觀粒子的動量不可能確

22、定B.B.微觀粒子的坐標(biāo)不可能確定微觀粒子的坐標(biāo)不可能確定C.C.微觀粒子的動量和坐標(biāo)不可能同時(shí)確定微觀粒子的動量和坐標(biāo)不可能同時(shí)確定D.D.不確定關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子，也適用于不確定關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子，也適用于其他宏觀粒子其他宏觀粒子h4【解析【解析】選選C C、D.D.不確定性關(guān)系不確定性關(guān)系xpxp 表示確定位置、表示確定位置、動量的精確度互相制約，此長彼消，當(dāng)粒子位置的不確定性動量的精確度互相制約，此長彼消，當(dāng)粒子位置的不確定性變小時(shí)，粒子動量的不確定性變大；當(dāng)粒子位置的不確定性變小時(shí)，粒子動量的不確定性變大；當(dāng)粒子位置的不確定性變大時(shí)，粒子動量的不確定性

23、變小，故不能同時(shí)準(zhǔn)確確定粒變大時(shí)，粒子動量的不確定性變小，故不能同時(shí)準(zhǔn)確確定粒子的動量和坐標(biāo)子的動量和坐標(biāo). .不確定性關(guān)系也適用于其他宏觀物體，不過不確定性關(guān)系也適用于其他宏觀物體，不過這些不確定量微乎其微這些不確定量微乎其微. .h4【典例】已知【典例】已知 =5.3=5.31010-35-35 Js Js. .試求下列情況中速度測定試求下列情況中速度測定的不確定量，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，討論在宏觀和微觀世界中進(jìn)的不確定量，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，討論在宏觀和微觀世界中進(jìn)行測量的不同情況行測量的不同情況. .(1)(1)一個(gè)球的質(zhì)量一個(gè)球的質(zhì)量m=1.0 kg,m=1.0 kg,測定其位置的不確定量為測

24、定其位置的不確定量為1010-6-6 m. m.(2)(2)電子的質(zhì)量電子的質(zhì)量m me e=9.0=9.01010-31-31 kg, kg,測定其位置的不確定量為測定其位置的不確定量為1010-10-10 m( m(即為原子的數(shù)量級即為原子的數(shù)量級).).h4【解題指導(dǎo)【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)【標(biāo)準(zhǔn)解答【標(biāo)準(zhǔn)解答】由由xpxp 得得: :(1)(1)球的速度測定的不確定量球的速度測定的不確定量vv =5.3 =5.31010-29-29 m/s m/s(2)(2)電子的速度測定的不確定量電子的速度測定的不確定量vv =5.9 =5.910105 5 m/

25、s m/s. .球的速度不確定量在宏觀世界中微不足道球的速度不確定量在宏觀世界中微不足道, ,可認(rèn)為球的速度是可認(rèn)為球的速度是確定的確定的, ,其運(yùn)動遵從經(jīng)典物理學(xué)理論其運(yùn)動遵從經(jīng)典物理學(xué)理論. .電子的速度不確定量不可忽略電子的速度不確定量不可忽略, ,不能認(rèn)為原子中的電子具有確不能認(rèn)為原子中的電子具有確定的速度定的速度, ,其運(yùn)動不能用經(jīng)典物理學(xué)理論處理其運(yùn)動不能用經(jīng)典物理學(xué)理論處理. .答案：答案：見標(biāo)準(zhǔn)解答見標(biāo)準(zhǔn)解答h4h4xmeh4xm一、選擇題一、選擇題1.1.下列說法正確的是下列說法正確的是( )( )A.A.概率波就是機(jī)械波概率波就是機(jī)械波B.B.物質(zhì)波是一種概率波物質(zhì)波是一種

26、概率波C.C.概率波和機(jī)械波的本質(zhì)是一樣的，都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)概率波和機(jī)械波的本質(zhì)是一樣的，都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象象D.D.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若有一個(gè)光子，則能確定這個(gè)光在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若有一個(gè)光子，則能確定這個(gè)光子落在哪個(gè)點(diǎn)上子落在哪個(gè)點(diǎn)上【解析【解析】選選B.B.概率波與機(jī)械波是兩個(gè)概念，本質(zhì)不同；物質(zhì)概率波與機(jī)械波是兩個(gè)概念，本質(zhì)不同；物質(zhì)波是一種概率波，符合概率波的特點(diǎn)；光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，波是一種概率波，符合概率波的特點(diǎn)；光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若有一個(gè)光子，這個(gè)光子的落點(diǎn)是不確定的，但有概率較大若有一個(gè)光子，這個(gè)光子的落點(diǎn)是不確定的，但有概率較大的位置的位置. .2.2.電

27、子的運(yùn)動受波動性的支配，對于氫原子的核外電子，下電子的運(yùn)動受波動性的支配，對于氫原子的核外電子，下列說法正確的是列說法正確的是( )( )A.A.氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置位置B.B.電子繞核運(yùn)動時(shí)，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律確定它的軌道電子繞核運(yùn)動時(shí)，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律確定它的軌道C.C.電子繞核運(yùn)動的電子繞核運(yùn)動的“軌道軌道”其實(shí)是沒有意義的其實(shí)是沒有意義的D.D.電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置【解析【解析】選選C C、D.D.微觀粒子的波動性是一種概率波，對于微

28、觀微觀粒子的波動性是一種概率波，對于微觀粒子的運(yùn)動，牛頓運(yùn)動定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核粒子的運(yùn)動，牛頓運(yùn)動定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置，電子的外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置，電子的“軌道軌道”其實(shí)是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的其實(shí)是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置，綜上所述，概率比較大的位置，綜上所述，C C、D D正確正確. .3.3.下列敘述的情況正確的是下列敘述的情況正確的是( )( )A.A.光的粒子性說明每個(gè)光子就像一個(gè)極小的球體光的粒子性說明每個(gè)光子就像一個(gè)極小的球體B.B.光是與橡

29、皮繩形成的繩波相似的波光是與橡皮繩形成的繩波相似的波C.C.光是一種粒子，它和其他物質(zhì)作用是光是一種粒子，它和其他物質(zhì)作用是“一份一份一份一份”進(jìn)行的進(jìn)行的D.D.光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小( (概率概率) )，可以用波動的，可以用波動的規(guī)律來描述規(guī)律來描述【解析【解析】選選C C、D.D.光的粒子性體現(xiàn)在其能量是一份一份的，可光的粒子性體現(xiàn)在其能量是一份一份的，可知它和其他物質(zhì)作用時(shí)也是一份一份進(jìn)行的知它和其他物質(zhì)作用時(shí)也是一份一份進(jìn)行的. .但其一份并不等但其一份并不等同于宏觀物質(zhì)的實(shí)物球體，其波動性與機(jī)械波具有本質(zhì)的區(qū)同于宏觀物質(zhì)的實(shí)物球體，其波動性與機(jī)

30、械波具有本質(zhì)的區(qū)別別. .4.4.下列說法正確的是下列說法正確的是( )( )A.A.光波是一種概率波光波是一種概率波B.B.光波是一種電磁波光波是一種電磁波C.C.單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光子的能量改變單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光子的能量改變D.D.單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光的波長不變單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光的波長不變【解析【解析】選選A A、B.B.根據(jù)光的電磁說可知根據(jù)光的電磁說可知B B選項(xiàng)正確；由光的波選項(xiàng)正確；由光的波粒二象性可知，光波是一種概率波，粒二象性可知，光波是一種概率波，A A選項(xiàng)正確；任何單色光選項(xiàng)正確；任何單色光在傳播過程中其頻率總保持

31、不變，但波速與介質(zhì)有關(guān)，故光在傳播過程中其頻率總保持不變，但波速與介質(zhì)有關(guān)，故光子的能量保持不變，子的能量保持不變，C C選項(xiàng)錯(cuò)誤；又由于選項(xiàng)錯(cuò)誤；又由于 可知可知 光密介質(zhì)的折射率較大，故當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光光密介質(zhì)的折射率較大，故當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)波長變大，疏介質(zhì)時(shí)波長變大，D D選項(xiàng)錯(cuò)誤選項(xiàng)錯(cuò)誤. .cn,vv cn ，5.5.一個(gè)電子被加速后一個(gè)電子被加速后, ,以極高的速度在空間運(yùn)動以極高的速度在空間運(yùn)動, ,關(guān)于它的運(yùn)關(guān)于它的運(yùn)動動, ,下列說法中正確的是下列說法中正確的是( )( )A.A.電子在空間做勻速直線運(yùn)動電子在空間做勻速直線運(yùn)動B.B.電子上下左右顫動著前進(jìn)電

32、子上下左右顫動著前進(jìn)C.C.電子運(yùn)動軌跡是正弦曲線電子運(yùn)動軌跡是正弦曲線D.D.無法預(yù)言它的路徑無法預(yù)言它的路徑【解析【解析】選選D.D.根據(jù)概率波的知識可知，某個(gè)電子在空間中運(yùn)根據(jù)概率波的知識可知，某個(gè)電子在空間中運(yùn)動的路徑我們無法確定，只能根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律確定大量電子的動的路徑我們無法確定，只能根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律確定大量電子的運(yùn)動區(qū)域運(yùn)動區(qū)域. .故選項(xiàng)故選項(xiàng)D D正確正確. .6.6.對于微觀粒子的運(yùn)動對于微觀粒子的運(yùn)動, ,下列說法中正確的是下列說法中正確的是( )( )A.A.不受外力作用時(shí)光子就會做勻速運(yùn)動不受外力作用時(shí)光子就會做勻速運(yùn)動B.B.光子受到恒定外力作用時(shí)就會做勻變速運(yùn)動光子受到

33、恒定外力作用時(shí)就會做勻變速運(yùn)動C.C.只要知道電子的初速度和所受外力只要知道電子的初速度和所受外力, ,就可以確定其任意時(shí)刻就可以確定其任意時(shí)刻的速度的速度D.D.運(yùn)用牛頓力學(xué)無法確定微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)用牛頓力學(xué)無法確定微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律【解析【解析】選選D.D.光子不同于宏觀力學(xué)的粒子，不能用宏觀粒子光子不同于宏觀力學(xué)的粒子，不能用宏觀粒子的牛頓力學(xué)規(guī)律分析光子的運(yùn)動，選項(xiàng)的牛頓力學(xué)規(guī)律分析光子的運(yùn)動，選項(xiàng)A A、B B錯(cuò)誤；根據(jù)概率錯(cuò)誤；根據(jù)概率波、不確定關(guān)系可知，選項(xiàng)波、不確定關(guān)系可知，選項(xiàng)C C錯(cuò)誤，故選錯(cuò)誤，故選D.D.7.(20117.(2011宿遷高二檢測宿遷高二檢測) )在驗(yàn)

34、證光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)中，在驗(yàn)證光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是下列說法正確的是( )( )A.A.使光子一個(gè)一個(gè)地通過單縫，如果時(shí)間足夠長，底片上會使光子一個(gè)一個(gè)地通過單縫，如果時(shí)間足夠長，底片上會出現(xiàn)衍射圖樣出現(xiàn)衍射圖樣B.B.單個(gè)光子通過單縫后，底片上會出現(xiàn)完整的衍射圖樣單個(gè)光子通過單縫后，底片上會出現(xiàn)完整的衍射圖樣C.C.光子通過單縫的運(yùn)動路線像水波一樣起伏光子通過單縫的運(yùn)動路線像水波一樣起伏D.D.單個(gè)光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大單個(gè)光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性量光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)

35、出規(guī)律性【解析【解析】選選A A、D.D.根據(jù)光的波粒二象性可知，使光子一個(gè)一個(gè)根據(jù)光的波粒二象性可知，使光子一個(gè)一個(gè)地通過單縫，如果時(shí)間足夠長，底片上會出現(xiàn)衍射圖樣，這地通過單縫，如果時(shí)間足夠長，底片上會出現(xiàn)衍射圖樣，這體現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對于單個(gè)光子通過單縫后，由于光子的運(yùn)體現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對于單個(gè)光子通過單縫后，由于光子的運(yùn)動是隨機(jī)的，不可能出現(xiàn)完整的衍射圖樣，故動是隨機(jī)的，不可能出現(xiàn)完整的衍射圖樣，故A A正確，正確，B B錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；由于單個(gè)光子運(yùn)動的隨機(jī)性，光子通過單縫后不可能像水波由于單個(gè)光子運(yùn)動的隨機(jī)性，光子通過單縫后不可能像水波一樣起伏，同樣，大量光子通過單縫后打在底片上的統(tǒng)計(jì)規(guī)一

36、樣起伏，同樣，大量光子通過單縫后打在底片上的統(tǒng)計(jì)規(guī)律體現(xiàn)了光的波動性，故律體現(xiàn)了光的波動性，故C C錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，D D正確正確. . 【方法技巧【方法技巧】 求解求解“光的本性光的本性”問題的技巧問題的技巧求解光的本性問題應(yīng)當(dāng)明確，光波是概率波，既不能把光波求解光的本性問題應(yīng)當(dāng)明確，光波是概率波，既不能把光波理解成宏觀概念中的波，也不能把光子看做宏觀概念中的粒理解成宏觀概念中的波，也不能把光子看做宏觀概念中的粒子；頻率低的光，波動性顯著，頻率高的光，粒子性顯著；子；頻率低的光，波動性顯著，頻率高的光，粒子性顯著；光在傳播過程中往往顯示出波動性，光在與物質(zhì)相互作用時(shí)，光在傳播過程中往往顯示出波動性，光在與物質(zhì)相互作用時(shí)，往往顯示出粒子性，光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小，往往顯示出粒子性，光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小，可用波動規(guī)律來描述可用波動規(guī)律來描述. .概率是一種統(tǒng)計(jì)概念，少量光子的行為顯示不出概率統(tǒng)計(jì)規(guī)概率是一種統(tǒng)計(jì)概念，少量光子的行為顯示不出概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律，大量光子才顯示出這種規(guī)律律，大量光子才顯示