概率波ppt课件

知,微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的,这也就决定了不能
用“轨迹”的观点来描述粒子的运动。
不能用“轨迹”的观点来描述粒子的运动。
ℎ
典例剖析
=5.3×10-35 J·s。试求下列情况中速度测定的
【例题2】已知 4π
不确定量:
(1)一个球的质量m=1.0 kg,测定其位置的不确定量为10-6 m;
能的,这种关系叫不确定性关系。
ℎ
2.表达式:ΔxΔp≥ 4π 。其中用Δx表示粒子位置的不确定量,用Δp
表示在x方向上动量的不确定量,h是普朗克常量。
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1.思考辨析。
(1)微观粒子不受外力作用时光子就会匀速运动。 (
)
解析:光子不同于宏观力学的粒子,不能用宏观粒子的牛顿力学
规律分析光子的运动。
ℎ
ℎ
或等于4π ,即 ΔxΔp≥4π ,这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不
一样。不确定性原理涉及很多深刻的哲学问题,用海森堡自己的话
说:“在因果律的陈述中,即‘若确切地知道现在,就能预见未来’,所得
出的并不是结论,而是前提。我们不能知道现在的所有细节,是一
种原则性的事情。”
你认为,对微观粒子的分析能不能用“轨迹”来描述呢?
(2)为什么要有物理模型与物理现象?
答案:在经典物理学中,对于宏观对象,我们分别建立粒子模型和
波动模型;在微观世界里,也需要建立物理模型,像粒子的波粒二象
性模型。
概率波
问题探究
在我们的生活中会拍很多照片,以前用的照相机是用胶片的照相
机,通常我们都认为,只是有人和景物发出或者反射的光波经过照
相机镜头聚焦在底片上形成的,实际上照片上的图像也是光子撞击
(2)电子的质量me=9.0×10-31 kg,测定其位置的不确定量为10-10

[答案] CD
【例 2】 (多选)关于不确定性关系 ΔxΔp≥4hπ有以下几种理解， 其中正确的是( )
A．微观粒子的动量不可能确定 B．微观粒子的坐标不可能确定 C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定 D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于 其他宏观粒子
[解析] 不确定性关系 ΔxΔp≥4hπ表示确定位置、动量的精度互 相制约，此长彼消，当粒子位置不确定性变小时，粒子动量的不确 定性变大；当粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变 小．故不能同时准确确定粒子的动量和坐标．不确定性关系也适用 于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微，故 CD 正确．
4．物质波也是概率波 对于电子、实物粒子等其他微观粒子，同样具有波粒二象性， 所以与它们相联系的物质波也是概率波． 也就是说，单个粒子位置是不确定的，具有偶然性；大量粒子 运动具有必然性，遵循统计规律．
【例 1】 (多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝 射入的整个光强的 95%以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那 么该光子( )
模型．
对概率波的进一步理解
1．单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率， 但不能确定落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是不确 定的．
2．大量粒子运动的必然性：由波动规律，我们可以准确地知道 大量粒子运动的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言．
3．概率波体现了波粒二象性的和谐统一：概率波的主体是光子 和实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概 率受波动规律的支配，体现了波动性的一面．所以说，概率波将波 动性和粒子性统一在一起．
[答案] CD
对不确定性关系的理解
1．粒子位置的不确定性：单缝衍射现象中，入射的粒子有确定 的动量，但它们可以处于挡板另一侧的任何位置，也就是说，粒子 在挡板另一侧的位置是完全不确定的．

一个光子通过狭缝后到底落在屏上的哪一点呢？
光波概率波
1926年德国物理学家波恩指出：虽然不能肯定 某个光子落在哪一点，光子落在明处的概率大，落 在暗处的概率小。
光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定， 所以从光子的概念上看，光波是刻画光子在空间的概 率散布的一种波。
物理学中把光波叫做概率波。 概率表征 某一事物出现的可能性。
经过长期的探索，人们发现：光既是一种 波,又是一种粒子,光既表现出波动性又表现 出粒子性。
光的波动性与粒子性是不同条件下的表现：
【例题】.物理学家做了一个有趣的双缝干涉实验：在光屏处 放上照相用的底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭 缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规 则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹。 对这个实验结果有下列认识D，其中正确的是( ) A．曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的 点子，表现出光的波动性
二、概率波
为了了解光波和物质波是什么样的波，还是从波的波粒二象性 入手。
视察下图的光的双缝干涉实验。
波动模型认为：
——条纹的明暗表示到达
S
屏上的光的強度不同。
粒子模型认为：
——明纹处到达的光子数 多，暗纹处到达的光子数 少。
实验现象的解释：
从光源S发出的光通过双缝S1和S2后在屏上显示明暗条纹。 按照光的波动理论，条纹的明暗表示到达屏上的光的强度不 同。按照光子的模型，每个光子都带有一份能量，所以条纹 明暗的散布应该是到达屏上的光子数目的散布。
因此，光的强弱对应光子的数目，即明纹处到达的光子的 数多，暗纹处到达光子数少。
估计：是光子之间的相互作用使它表现出了波动性， 而不是光子本身就具有波动性?

4．关于物质波，下列说法正确的是( ACD ) A．电子衍射图样证明了物质波的正确性
B．粒子的动量越大，其波动性越易观察
C．粒子的动量越小，其波动性越易观察
D．电子衍射图样中电子束物质波的波长与金属 晶格大小可以比拟
5．在单缝衍射实验中，中央亮条纹的光强占入射 光光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过 单缝，则该光子
第十七章 波粒二象性 第四节 概率波
一、经典的粒子和经典的波
两种模型： ①粒子模型 ②波动模型
自由落体、电子在电场中偏转 声音的干涉、衍射现象
经典粒子特征:大小、 质量、电荷.
运动特征：任意时刻的 确定位置和速度以及时 空中的确定轨道
经典波的特征：频 率、波长即具有时 空的周期性
波和粒子是两种不同的研究对象,具有非常不 同的表现,那么,为什么对于光子、电子和质子等 粒子又能集它们于一身呢？
1．在经典物理学的概念中，粒子的运动在任意时 刻有确定的_______轨__道______、_______位__置______ 和___速__度__________，波在空间中传播有固定的 _______频__率______和_______波__长______，表示波具 有空间上的周期性。
2．在弱光的干涉实验中，控制光的强度，使前一 个光子到达屏幕后才发出第二个光子，从而排除 光子之间相互作用的可能性。在这种情况下，如 果时间较短，则在光屏上出现的是 _____无__规__则__分__布__的__曝__光__点_____，若经过比较长的 时间，则在屏上可以看到__明__显__的__干__涉__条__纹__，__。 这说明光子到达亮条纹处的______概__率_____较大， 到达暗条纹处的_____概__率______较小，所以我们可 以说光是一种______概__率_____波。