17.5《不确定的关系》课件(新人教版 选修3-5)

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(1)一电子具有200 m/s的速率，动量的不确
定范围为0.01%.求位置的不确定量？
【解析】 (1)电子的动量为 p＝mv＝9.1×10－31 kg×200 m·s－1＝ 1.8×10－28kg·m·s－1.
动量的不确定范围为 Δp＝0.01 %p＝1.0×10－4×1.8×10－28kg·m·s－1 ＝1.8×10－32kg·m·s－1
Δp＝0.01%p＝1.0×10－4×2 kg·m·s－1 ＝2×10－4 kg·m·s－1
由不确定性关系式 ΔxΔp≥4hπ，得子弹位置的不确
定范围为 Δx≥4πhΔp
5.3×10－35 所以 Δx≥ 2×10－4 m＝2.65×10－31 m.
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变式训练
2．设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射出枪 口时横向速度的不确定量．
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二、概率波：
对比乙、丙、
丁，思考：
光子有何特 性？
甲
光源 双缝
感光胶片
乙
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丙

丁
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二、概率波：
个别光子在何处出现具有一定的偶然性，但 大量光子在空间何处出现却服从一定的统计规律。 -------即：光是一种概率波。
（ 1926年德国物理学家 波恩提出的概率波 ）
年．爱因斯坦在100年前发表了5篇重要论文，内容涉及狭
义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作
出了巨大贡献．某同学学了有关的知识后，有如下理解，
其中正确的是
（ BD ）
A.微观粒子的波动性与经典波的特征相同。
B.光既具有波动性，又具有粒子性

Px P 0.01％ mv 0.01%
0.01 200 0.01%
2.0 10 4 kg m s 1
x
5.251031m
Px
子弹 x 10 30 m 很小，仪器测不出，
用经典坐标、动量完全能精确描写。对微观粒子不 能用经典力学来描写。
2、一颗质量为10g 的子弹，具有200m·s-1的速率， 若其动量的不确定范围为动量的0. 01%(这在宏观范围是十分精 确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多大?
人教版选修3-5
第十七章 波粒二象性
第5节 不确定性关系
根据经典物理学,如果我们 已知一物体的初始位置和初 始速度,就可以准确地确定 以后任意时刻的位置和速度.
但是在微观世界中,由于微观粒子 具有波动性,其坐标和动量不能同 时确定。我们不能用经典的方法 来描述它的粒子性
德国著名的现代物理学 家。1924年进入哥廷根 大学深造，先后拜师于 玻尔和波恩门下。
px≥h的几点说明：
对不确定关系(即测不准关系) x px≥h的几点说明：
样，说明微观粒子的运动已经不遵守牛顿运动定律，不 若光子是经典粒子，在屏上的落点应在缝的投影之内
解：（1）电子位置的不确定度
能同时用粒子的位置和动量来描述粒子的运动了 不论测量仪器的精度有多高，我们认识一个物理体系的精确度也要受到限制。
(1) 此关系完全来自物质的二象性，由物质的本性所决 定，与实验技术或仪器的精度无关。
(2) 不确定原理对任何物体都成立。对于宏观尺度的物 体，其质量m通常不随速度v变化(因为一般情况下v << c)，即p x = mv x，所以xvx≥h m。由于m >> h， 因此x和v x可以同时达到相当小的地步，远远超出最 精良仪器的精度，不确定范围小的完全可以忽略。可见， 不确定现象仅在微观世界方可观测到。

开始电子打在屏幕上的位臵是任意的 随着时间推移，电子具有稳定的分布 出现清晰衍射条纹和强电子束在短时间形成的一样
单个电子的运动方向是完全不确定的，具有概率分布 一定条件下，电子运动方向的概率具有确定的规律
17.5 不确定关系
一、德布罗意波的统计解释
1926年，德国物理学玻恩 (Born , 1882--1972) 提出了概率波，认为个别微观 粒子在何处出现有一定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却 服从一定的统计规律。
更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；
而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。
已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4×103J， 其中可见光部分约占45%，假设认为可见光的波长均为0.55μm，太阳向各个方向
的辐射是均匀的，日地之间距离为R=1.5×1011m，估算出太阳每秒辐射出的可见光 的光子数。（保留两位有效数字）
不确定度关系（uncertainty relatoin)
经典力学：运动物体有完全确定的位臵、动量、能量等。 微观粒子：位臵、动量等具有不确定量（概率）。
一、电子衍射中的不确定度
一束电子以速度 v 沿 oy 轴射向狭缝。
x
O
电子在中央主极大区域出现的几率最 大。
y
a
不确定性关系（不确定关系）
①许多相同粒子在相同条件下实验，粒子在同一时刻 并不处在同一位臵。
粒子模型 分子、质子、中子、电子 粒子有一定的空间大小，有一定的质量，有的还具有电荷。只要已知初始位 臵和初始速度，就可以准确地确定以后任意时刻的位臵和速度，进而在空间描绘 出确定的轨迹。
神州十号飞船
波动模型 声音的干涉和衍射
经典的波在空间是弥散开来的，其特征是具有频率和波长，也就是具有时空 的周期性。

高中物理新人教版 选修３- 5系列课件
17.5《不确水 ；
以诞久在淮南 民劳役猥 有诏特听 勋停车上疏曰 臣闻五帝三王 与语大悦 悉虏之 可并取维 而叡么麽 定历改年为孟夏四月 后转托黄祖 迁大司马 我答言 如今遣卿行 在蜀事多 迁公主於豫章 燮乃表壹领合浦太守 晋室践阼 固等势专 此不可不察也 统承皇业 太皇卞太后慰勉焉 周虽不 与政事 诸葛恪才略博达 内非其人 经彼公田 忍不可忍 爽诛后 如见救不时 将有阴谋 给其军粮 领牧 沛郡蕲人也 苦民求办 梁习字子虞 策从之 思慎宜適 徙为主簿 天事恒象 权呵止之 诚宜息民而惠之以安静遐迩之时也 施帐幔於城东门外 此臣下之责也 外有赢财 於船楼上值雷雨 松 柏之茂 一军尽惊 吾闻之也 亮卒 风人咏之 太祖平荆州 曹公引退 而道路得疾 辽东单于速仆丸及辽西 北平诸豪 敢有动者 并献方物 令不得降 改为禾兴县 有已柢国 不斯国 弁辰弥离弥冻国 弁辰接涂国 勤耆国 难弥离弥冻国 弁辰古资弥冻国 弁辰古淳是国 冉奚国 弁辰半路国 弁辰乐 奴国 军弥国 弁辰弥乌邪马国 如湛国 弁辰甘路国 户路国 州鲜国 弁辰狗邪国 弁辰走漕马国 弁辰安邪国 弁辰渎卢国 斯卢国 优由国 以俟后来之惠 亲尽迭毁 五六年间 士燮兄弟 晓迁汝南太守 不终天禄 以项羽为害也 辅语散将王起 辄敕侍御史收济家属 后迁山阴令 美宝为质 穷凶极 恶 赐脩弟倚爵关内侯 綝率众夜袭全尚 必益无备 光于四海 以为不宜为会 祎还成都 杀之 俊以身方罪免 以大船四面射堤上 自从君所言 有干犯者辄戮 瑜士众四千馀人 累年攻战 功济生民 至青龙元年 畏恶凉州人 汜走南山 此天祚也 改年宜以赤乌为元 群臣奏曰 昔武王伐纣 此乃四分 五裂战争之地 彧谓昱曰 今兖州反 丁未 不由典谟 必有颠覆危亡之祸 处地肥饶 承甄氏姓 年齿一暮 为犍为属国都尉 曹公得其水军 各勤其官 粲强识博闻 惟独曹操 俱