高中物理選修3-5：17.4概率波與不確定關(guān)系-LI省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

17.4概率波17.5不確定關(guān)系第十七章波粒二象性1/19一：經(jīng)典粒子和經(jīng)典波1：經(jīng)典粒子基本特征⑴粒子有一定空間大小、一定質(zhì)量和電荷量⑵粒子運(yùn)動(dòng)遵從牛頓第二定律⑶粒子有確定位置、速度以及時(shí)空中確定軌道。2：經(jīng)典波基本特征⑴在空間含有彌散性⑵含有一定頻率、波長含有時(shí)空周期性在經(jīng)典物理學(xué)中，波和粒子是兩個(gè)不一樣研究對象，含有非常不一樣表現(xiàn)，互不相容，遵從不一樣規(guī)律2/19德布羅意波統(tǒng)計(jì)解釋1926年德國物理學(xué)家波恩提出了概率波，認(rèn)為個(gè)別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定偶然性，但大量粒子在空間何處出現(xiàn)空間分布卻服從一定統(tǒng)計(jì)規(guī)律。光強(qiáng)弱對應(yīng)于光子數(shù)目，明紋處到達(dá)光子數(shù)多，明紋表示光子到達(dá)概率大。暗紋反之。3/197個(gè)電子100個(gè)電子30000一個(gè)一個(gè)電子依次入射雙縫衍射試驗(yàn)：70000表達(dá)了粒子性表達(dá)了波動(dòng)性粒子出現(xiàn)概率高粒子出現(xiàn)概率低4/19經(jīng)過上述試驗(yàn)可知：即使不能必定某個(gè)光子落在哪一點(diǎn)，但在屏上各處明暗不一樣能夠推知，光子落在各點(diǎn)概率是不一樣，即光子落在明紋處概率大，落在暗處概率小。則光子在空間出現(xiàn)概率能夠經(jīng)過衍射、干涉明暗條紋這么波動(dòng)規(guī)律確定。

----------光是一個(gè)概率波。物質(zhì)波也含有波粒二象性，一樣物質(zhì)波也是概率波。現(xiàn)象：1.單個(gè)粒子位置是不確定，但在某點(diǎn)附近出現(xiàn)概率大小能夠由波動(dòng)規(guī)律確定。2.大量粒子，概率分布造成確定宏觀結(jié)果。粒子數(shù)越多，規(guī)則條紋越來越顯著。5/19二：概率波波動(dòng)性是光子間相互作用結(jié)果嗎？波動(dòng)性不是光子間相互作用引發(fā)，而是光子本身固有性質(zhì)光是一個(gè)概率波⑴不能確定某時(shí)刻某個(gè)光子落在哪個(gè)位置⑵光子落在某一位置附近概率能夠確定，且光子在空間出現(xiàn)概率可經(jīng)過波動(dòng)規(guī)律確定。光子在某位置出現(xiàn)概率大，對大量光子來說到達(dá)該位置光子數(shù)多，該位置出現(xiàn)明條紋。反之出現(xiàn)暗條紋。6/19對實(shí)物粒子波粒二象性了解1.與實(shí)物粒子相聯(lián)絡(luò)物質(zhì)波也是概率波，即單個(gè)粒子位置是不確定，但粒子在某點(diǎn)附近概率大小能夠由波動(dòng)規(guī)律確定。2.對大量粒子來說，概率大位置到達(dá)粒子數(shù)多，概率小位置到達(dá)粒子數(shù)少。7/19三、不確定度關(guān)系

經(jīng)典力學(xué)：運(yùn)動(dòng)物體有完全確定位置、動(dòng)量、能量等。

微觀粒子：位置、動(dòng)量等含有不確定量（概率）。電子衍射中不確定度一束電子以速度v沿oy軸射向狹縫。電子在中央主極大區(qū)域出現(xiàn)幾率最大。yb光強(qiáng)△x表示粒子位置不確定量，△p表示沿x軸動(dòng)量不確定量?！鱴越小，明紋寬度越大，θ角越多，p不確定量越大。衍射越顯著。反之，p不確定量越小。8/19不確定性關(guān)系1.能否同時(shí)準(zhǔn)確測出微粒位置和動(dòng)量？微觀粒子位置和動(dòng)量不能同時(shí)確定，若位置不確定量減小了，動(dòng)量不確定量就會(huì)增大；若粒子有確定動(dòng)量，其位置就完全不確定。2.不確定性關(guān)系若用△x表示位置不確定量，用△p表示粒子在x方向上動(dòng)量不確定量，則△x△p》h/4π9/19課堂練習(xí)1.以下說法正確是（）

A.光波是—種概率波

B.光波是一個(gè)電磁波

C.單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)．光子能量改變

D.單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光波長不變AB選項(xiàng)分析過程結(jié)果A光波是概率波對B麥克斯韋電磁理論對C光子能量與頻率相關(guān)ε=hv錯(cuò)D?=c/f,而f不變錯(cuò)10/192、以下說法中正確是()A．光干涉和衍射現(xiàn)象說明光含有波動(dòng)性B．光頻率越大，波長越大C．光波長越大，光子能量越大D．光在真空中傳輸速度為3.00

108m/sAD11/19在驗(yàn)證光波粒二象性試驗(yàn)中，以下說法正確是(

)A．使光子一個(gè)一個(gè)地經(jīng)過狹縫，假如時(shí)間足夠長，底片上將會(huì)顯示衍射圖樣B．單個(gè)光子經(jīng)過狹縫后，底片上會(huì)出現(xiàn)完整衍射圖樣C．光子經(jīng)過狹縫運(yùn)動(dòng)路線是直線D．光波動(dòng)性是大量光子運(yùn)動(dòng)規(guī)律類型一對光波是概率波了解例1課堂互動(dòng)講練12/19【解析】個(gè)別或少數(shù)光子表現(xiàn)出光粒子性，大量光子表現(xiàn)出光波動(dòng)性．假如時(shí)間足夠長，經(jīng)過狹縫光子數(shù)也就足夠多，粒子分布遵從波動(dòng)規(guī)律，底片上將會(huì)顯示出衍射圖樣，A、D選項(xiàng)正確．單個(gè)光子經(jīng)過狹縫后，路徑是隨機(jī)，底片上也不會(huì)出現(xiàn)完整衍射圖樣，B、C選項(xiàng)錯(cuò)．【答案】AD13/191．在單縫衍射試驗(yàn)中，中央亮紋光強(qiáng)占從單縫射入整個(gè)光強(qiáng)95%以上．假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子經(jīng)過單縫，那么該光子(

)A．一定落在中央亮紋處B．一定落在亮紋處C．可能落在暗紋處D．落在中央亮紋處可能性最大解析：選CD.依據(jù)光概率波概念，對于一個(gè)光子經(jīng)過單縫落在何處，是不可確定，但概率最大是落在中央亮紋處，可達(dá)95%以上．當(dāng)然也可能落在其它亮紋處，還可能落在暗紋處，只不過落在暗紋處概率很小而已，故只有C、D正確．變式訓(xùn)練14/19類型二不確定關(guān)系應(yīng)用例215/1916/1917/19【答案】(1)Δx≥2.9×10－3m

(2)Δx≥2.65×10－31m【點(diǎn)評】子彈不確定范圍遠(yuǎn)小于子彈大小，可忽略不計(jì)，用經(jīng)典力學(xué)來描述它運(yùn)動(dòng)規(guī)律是足夠準(zhǔn)確．而電