4　概率波 (3).pptx

1、概率波不確定性關(guān)系,偃師高中 曲向華,愛因斯坦的論文單原子理想氣體的量子理論引起薛定諤對L.V.德布羅意論文的重視.,2,Erwin Schrdinger 奧地利物理學(xué)家 1887-1991,薛定諤在一次討論會上對德布羅意的工作做了一個報告.薛定諤講完后，德拜評論說，討論波動而沒有一個波動方程，太幼稚了. 幾星期以后，薛定諤又作一次報告，開頭說：“我的同事德拜提議要有一個波動方程，好，我找到了一個.”,薛定諤找到了描述物質(zhì)波的波動方程(薛定諤方程)，然而德布羅意的物質(zhì)波是什么含義？與經(jīng)典物理中的波相同嗎？,3,一、經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波,自然科學(xué)并不是自然本身，它是人類和自然關(guān)系的一部分.海森伯

2、 你對海森伯的這句話有何認識？ 物理現(xiàn)象 物理模型 物理模型只能近似描述物理現(xiàn)象，真實情況不可知.,4,問題：粒子模型和波動模型各有什么特點？你對這兩種模型有哪些認識？ 粒子模型粒子有質(zhì)量、大小、電荷等.任意時刻有確定位置、速度、加速度、動量、能量；遵循牛頓運動定律.,5,波動模型 機械波,6,聲波（空氣分子振動）,水波,繩波,7,機械波由介質(zhì)振動產(chǎn)生.根據(jù)介質(zhì)振動方向與波的傳播方向關(guān)系可分為橫波和縱波.橫波的介質(zhì)振動方向與波傳播方向垂直；縱波的介質(zhì)振動方向與波傳播方向共線. 電磁波 電磁波的傳播不需要介質(zhì)，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，逐漸向遠處傳播.,8,波在整個空間展延，沒有確定的位置

3、，質(zhì)量等概念，用波長和頻率等概念描述波.波攜帶能量，單位體積內(nèi)波的能量叫波的能量密度. 經(jīng)典物理中，粒子和波是兩種不同的研究對象，二者涇渭分明.物質(zhì)具有粒子性或波動性，非此即彼.,9,二、概率波,波動觀點通過S1和S2的光波在屏上不同位置相互作用。有的位置增強，有的位置抵消，產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋 粒子觀點,10,亮條紋處到達的光子數(shù)目多；暗條紋處到達的光子少,實驗發(fā)現(xiàn)：調(diào)整光源強弱，使得每次只發(fā)射一個光子，經(jīng)過長時間曝光之后，仍得到光的干涉條紋. 實驗結(jié)果表明光的波動性不是光子之間的相互作用引起的，是光子自身固有的性質(zhì).,11,1926年，德國科學(xué)家玻恩(M.Born，1882-1970)提

4、出：從光源發(fā)射的光子無法確定通過哪一條狹縫，也無法確定光子落在屏上的位置，屏上各處明暗不同，說明光子在屏幕上不同位置出現(xiàn)的概率不同. 量子論無法確定光子的路徑，只能預(yù)測光子出現(xiàn)在屏幕上的概率.光波是一種概率波.,12,德布羅意的物質(zhì)波是一種概率波，不是某個實在的物理量在空間中的波動.只能預(yù)測粒子出現(xiàn)在空間位置的概率.對于大量粒子，這種概率分布導(dǎo)致確定的宏觀結(jié)果.,13,電子干涉條紋對概率波的驗證,三、不確定性關(guān)系,微觀粒子具有波動性，在空間沒有確定的位置和速度(或動量).德國科學(xué)家海森伯最先得到粒子位置不確定度和動量不確定度的關(guān)系： xph/4 上式稱為海森伯不確定性關(guān)系.,14,微觀物理學(xué)中，粒子的位置和動量原則上無法同時準(zhǔn)確確定，與測量方法、工具無關(guān). 不確定性關(guān)系指明：準(zhǔn)確地確定粒子地位置，即x較小，那么動量的測量一定會更不準(zhǔn)確，p較大.粒子沒有確定的位置，沒有確定的軌跡.,15,微觀粒子具有波粒二象性. 經(jīng)典物理中的粒子具有確定的位置和動量，有確定的軌跡；微觀粒子沒有確定的軌跡.微觀粒子的波動性與經(jīng)典物理的波也不同，是概率波.經(jīng)典物理中的波是某種實在的物理量在三維空間的波動. 經(jīng)典物理中的波和粒子只有部分概念被保留下來.,16,小結(jié),概率波的含義 不確定性關(guān)系xph/4 微