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及對光學現(xiàn)象的解釋和所遇到的 問題。2. 了解波動說的基本觀點及對光學現(xiàn)象的解釋和所遇到的 問題。3. 了解事物的連續(xù)性與分立性是相對的，了解光既有波動 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)典的波的對比，提出光子的落點特點，引出概率波的概念。再通過電子雙縫衍射的說明，得出物質波不是經(jīng)典波。微觀粒子不是經(jīng)典粒子的特點說明。最后通過電子干涉條紋對概率波的驗證，了解光是一種概率波。 在介紹電子雙縫衍射部分時，舉例機關槍射子彈的例子，能有效的說明落點概

2、率的特點，能較好的說明概率波現(xiàn)象。并且充分應用物理學家的歷史資料，不僅有真實感，增強了說服力，同時也能對學生進行發(fā)放教育，有利于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和科學精神，激發(fā)學生的探索精神。2021/8/8 星期日3經(jīng)典的粒子經(jīng)典的波（經(jīng)典物理學關于粒子和波的概念）經(jīng)典的粒子： 具有空間大小、質量、電量等，遵從牛頓第二定律，任意時刻有確定的位置和速度，以及確定的運動軌跡。經(jīng)典的波： 某種物理量呈時空周期性的分布 ( 確定的點處具時間周期性，確定的方向上具有空間周期性)，特征是具有頻率和波長。 2021/8/8 星期日4 顯然，在經(jīng)典的傳統(tǒng)觀念中，一個客體要么是粒子，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 明紋處到達的光子數(shù)多，暗紋到達的光子少 這是否可以認為，是光子之間的相互作用使它表現(xiàn)出了波動行，而不是光子本身就具有波動性呢？2021/8/8 星期日6一個光子通過狹縫后到底落在屏上的哪一點呢？ 1926年德國物理學家波恩指出：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. 用足夠強的電子束進行雙縫衍射 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 得到的結果與光的雙縫衍射結果一樣 2021/8/8 星期日82. 用非常弱的電子束進行雙縫衍射單個電子的運動方向是完全不確定的 具有概率分布 一定條件下，電子運動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 隨著時間推移，電子具有穩(wěn)定的分布 出現(xiàn)清晰衍射條紋 和強電子束在短時間形成的一樣 2021/8/8 星期日9 經(jīng)典的波是介質中質元共同振動形成的 雙縫衍射中體現(xiàn)為無論電子強度多么弱，屏幕上 出現(xiàn)的是強弱連續(xù)分布的衍射條紋 實際上在電子強度弱的情形中，電子在屏幕上 的分布是隨機的，完全不確定的 物質波不是經(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 假想用機關槍掃射雙縫 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：不因兩個狹縫同時打開每顆子彈會有新的選擇！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 只開一個狹縫和同時開兩個狹縫 電子運動的方向具有隨機性 A 和 B 狹縫同時開時電子似乎“知道” 兩個狹縫都打開！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、電子干涉條紋對概率波的驗證 與電子等微觀粒子相聯(lián)系的物質波也是刻畫粒子在空間分布的概率波單個粒子 位置不

8、確定大量粒子 確定的宏觀結果 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. 電子干涉條紋對概率波的驗證單個粒子 位置不確定大量粒子 確定的宏觀結果 如干涉條紋2021/8/8 星期日22B1. 光電效應的四條規(guī)律中，波動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生光電效應 B. 發(fā)生光電效應時，光電流的強度與入射光的強度成正比 C. 光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大 D. 光電效應發(fā)生的時間極短，一般不超過 10 s2021/8/8 星期日2

9、3C2. 下列關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. 光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子 性越顯著 D. 大量光子產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. 光子相當于高速運動的質點 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，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、行動出成果，工作出財富。2022/9/92022/9/909 September 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2022/9/92022/9/9Friday, September 9, 202210、很多事情努力了未必有結果，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、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。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、意志堅強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，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，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。2022/9/92022/9/92022/9/92022/9/99/9/202214、意志堅強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、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2022/9/92