概率波教學(xué)課件

第四節(jié)、概率波第一頁，共18頁。一、經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波兩種模型：①粒子模型②波動(dòng)模型例如：聲音的干預(yù)、衍射現(xiàn)象氣體的壓強(qiáng)等等經(jīng)典物理學(xué)中粒子運(yùn)動(dòng)的根本特征：任意時(shí)刻確實(shí)定位置和速度以及時(shí)空中確實(shí)定軌道經(jīng)典波的特征：頻率、波長即時(shí)空的周期性第二頁，共18頁?？紤]1:波和粒子是兩種不同的研究對(duì)象,具有非常不同的表現(xiàn),那么,為什么對(duì)于光子、電子和質(zhì)子等粒子又能集它們于一身呢？二、概率波明紋處到達(dá)的光子數(shù)多，暗紋到達(dá)的光子少這是否可以認(rèn)為，是光子之間的互相作用使它表現(xiàn)出了波動(dòng)行，而不是光子本身就具有波動(dòng)性呢？第三頁，共18頁?？紤]2：一個(gè)光子通過狹縫后到底落在屏上的哪一點(diǎn)呢？1926年德國物理學(xué)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(dòng)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第四頁，共18頁。三、電子干預(yù)條紋對(duì)概率波的驗(yàn)證與電子等微觀粒子相聯(lián)絡(luò)的物質(zhì)波也是刻畫粒子在空間分布的概率波單個(gè)粒子位置不確定大量粒子確定的宏觀結(jié)果如干預(yù)條紋第五頁，共18頁。電子雙縫衍射

1)用足夠強(qiáng)的電子束進(jìn)展雙縫衍射——出現(xiàn)了明暗相間的衍射條紋，表達(dá)電子的波動(dòng)性——衍射條紋掩飾了電子的粒子性未能表達(dá)電子在空間分布的概率性質(zhì)——得到的結(jié)果與光的雙縫衍射結(jié)果一樣

第六頁，共18頁。2)用非常弱的電子束進(jìn)展雙縫衍射——單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)方向是完全不確定的__具有概率分布一定條件下，電子運(yùn)動(dòng)方向的概率具有確定的規(guī)律

——開場電子打在屏幕上的位置是任意的隨著時(shí)間推移，電子具有穩(wěn)定的分布出現(xiàn)明晰衍射條紋__和強(qiáng)電子束在短時(shí)間形成的一樣第七頁，共18頁。物質(zhì)波不是經(jīng)典波——經(jīng)典的波是介質(zhì)中質(zhì)元共同振動(dòng)的形成的雙縫衍射中表達(dá)為無論電子強(qiáng)度多么弱屏幕上出現(xiàn)的是強(qiáng)弱連續(xù)分布的衍射條紋——實(shí)際上在電子強(qiáng)度弱的情形中電子在屏幕上的分布是隨機(jī)的，完全不確定的

第八頁，共18頁。

微觀粒子不是經(jīng)典粒子——

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(jī)關(guān)槍掃射雙縫A和B，屏幕C搜集子彈數(shù)目第九頁，共18頁。1)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第十頁，共18頁。2)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第十一頁，共18頁。3)A和B狹縫同時(shí)翻開——

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——還是通過B屏幕C上子彈的概率分布不因兩個(gè)狹縫同時(shí)翻開每顆子彈會(huì)有新的選擇！第十二頁，共18頁?！?/p>

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第十三頁，共18頁。2)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第十四頁，共18頁。3〕A和B狹縫同時(shí)翻開——假如電子是經(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第十五頁，共18頁。屏幕C——

實(shí)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(gè)狹縫和同時(shí)開兩個(gè)狹縫電子運(yùn)動(dòng)的方向具有隨機(jī)性——A和B狹縫同時(shí)開時(shí)電子似乎“知道〞兩個(gè)狹縫都翻開！第十六頁，共18頁。

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

第十七頁，共