高中物理選修3-5：17.4概率波與不確定關(guān)系-LI

17.4概率波17.5不確定關(guān)系第十七章波粒二象性一：經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波1：經(jīng)典的粒子的根本特征⑴粒子有一定的空間大小、一定的質(zhì)量和電荷量⑵粒子的運(yùn)動(dòng)遵從牛頓第二定律⑶粒子有確定的位置、速度以及時(shí)空中確定的軌道。2：經(jīng)典的波的根本特征⑴在空間具有彌散性⑵具有一定的頻率、波長(zhǎng)具有時(shí)空的周期性在經(jīng)典物理學(xué)中，波和粒子是兩個(gè)不同的研究對(duì)象，具有非常不同的表現(xiàn)，互不相容，遵從不同的規(guī)律德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋1926年德國(guó)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)有一定的偶然性，但大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。光的強(qiáng)弱對(duì)應(yīng)于光子的數(shù)目，明紋處到達(dá)的光子數(shù)多，明紋表示光子到達(dá)的概率大。暗紋反之。7個(gè)電子100個(gè)電子300020000一個(gè)一個(gè)電子依次入射雙縫的衍射實(shí)驗(yàn)：70000表達(dá)了粒子性表達(dá)了波動(dòng)性粒子出現(xiàn)的概率高粒子出現(xiàn)的概率低通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可知：雖然不能肯定某個(gè)光子落在哪一點(diǎn)，但在屏上各處明暗不同可以推知，光子落在各點(diǎn)的概率是不一樣的，即光子落在明紋處的概率大，落在暗處的概率小。那么光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò)衍射、干預(yù)的明暗條紋這樣的波動(dòng)規(guī)律確定。----------光是一種概率波。物質(zhì)波也具有波粒二象性，同樣物質(zhì)波也是概率波?，F(xiàn)象：1.單個(gè)粒子的位置是不確定的，但在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率的大小可以由波動(dòng)規(guī)律確定。2.大量粒子，概率的分布導(dǎo)致確定的宏觀結(jié)果。粒子數(shù)越多，規(guī)那么的條紋越來(lái)越明顯。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起的，而是光子自身固有的性質(zhì)光是一種概率波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的概率可以確定，且光子在空間出現(xiàn)的概率可通過(guò)波動(dòng)的規(guī)律確定。光子在某位置出現(xiàn)的概率大，對(duì)大量光子來(lái)說(shuō)到達(dá)該位置的光子數(shù)多，該位置出現(xiàn)明條紋。反之出現(xiàn)暗條紋。二、不確定度關(guān)系

經(jīng)典力學(xué)：運(yùn)動(dòng)物體有完全確定的位置、動(dòng)量、能量等。微觀粒子：位置、動(dòng)量等具有不確定量〔概率〕。電子衍射中的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)的幾率最大。yb光強(qiáng)△x表示粒子位置的不確定量，△p表示沿x軸的動(dòng)量不確定量?！鱴越小，明紋寬度越大，θ角越多，p的不確定量越大。衍射越明顯。反之，p的不確定量越小。不確定性關(guān)系1.能否同時(shí)精確測(cè)出微粒的位置和動(dòng)量？微觀粒子的位置和動(dòng)量不能同時(shí)確定，假設(shè)位置的不確定量減小了，動(dòng)量的不確定量就會(huì)增大；假設(shè)粒子有確定的動(dòng)量，其位置就完全不確定。2.不確定性關(guān)系假設(shè)用△x表示位置的不確定量，用△p表示粒子在x方向上的動(dòng)量的不確定量，那么△x△p》h/4π課堂練習(xí)1.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A.光波是—種概率波B.光波是一種電磁波C.單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)．光子的能量改變D.單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光的波長(zhǎng)不變AB在驗(yàn)證光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫，如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上將會(huì)顯示衍射圖樣B．單個(gè)光子通過(guò)狹縫后，底片上會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣C．光子通過(guò)狹縫的運(yùn)動(dòng)路線是直線D．光的波動(dòng)性是大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律類(lèi)型一對(duì)光波是概率波的理解例1課堂互動(dòng)講練【解析】個(gè)別或少數(shù)光子表現(xiàn)出光的粒子性，大量光子表現(xiàn)出光的波動(dòng)性．如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，通過(guò)狹縫的光子數(shù)也就足夠多，粒子的分布遵從波動(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)光子通過(guò)狹縫后，路徑是隨機(jī)的，底片上也不會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣，B、C選項(xiàng)錯(cuò)．【答案】AD1．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上．假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過(guò)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．落在中央亮紋處的可能性最大解析：選CD.根據(jù)光的概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過(guò)單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的