概率波不确定性关系.ppt

第第 4 4、5 5节节理解理解教材教材新知新知把握把握热点热点考向考向知识点一知识点一知识点二知识点二考向一考向一考向二考向二 第第十十七七章章应用应用创新创新演练演练随堂基础巩固随堂基础巩固课时跟踪训练课时跟踪训练知识点三知识点三返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回 1.经典粒子的特征经典粒子的特征 (1)经典物理学中，粒子有一定的经典物理学中，粒子有一定的 ，具有一，具有一定的定的 ，有的还带有，有的还带有 。(2)经典粒子运动的基本特征：遵从经典粒子运动的基本特征：遵从 ，只要已知它们的受力情况及初位置、初速度，从理论上讲只要已知它们的受力情况及初位置、初速度，从理论上讲就可以准确、唯一地确定以后任一时刻的就可以准确、唯一地确定以后任一时刻的 和和 ，以及空间中的确定的以及空间中的确定的 。空间大小空间大小质量质量电荷电荷牛顿运动定律牛顿运动定律位置位置速度速度轨迹轨迹返回返回返回返回 2经典波的特征经典波的特征 经典的波在空间是经典的波在空间是 的，其特征是具有的，其特征是具有 和和 ，即具有时间、空间的周期性。在经典物理中，波和，即具有时间、空间的周期性。在经典物理中，波和粒子是两种粒子是两种 的研究对象，具有非常不同的表现，的研究对象，具有非常不同的表现，是是 的两个物理属性。的两个物理属性。弥散开来弥散开来频率频率波长波长完全不同完全不同不相容不相容返回返回返回返回1有关经典物理中的粒子，下列说法正确的是有关经典物理中的粒子，下列说法正确的是()A有一定的大小，但没有一定的质量有一定的大小，但没有一定的质量B有一定的质量，但没有一定的大小有一定的质量，但没有一定的大小C既有一定的大小，又有一定的质量既有一定的大小，又有一定的质量D有的粒子还有一定量的电荷有的粒子还有一定量的电荷解析：解析：根据经典力学关于粒子的理论可知根据经典力学关于粒子的理论可知C、D正确。正确。答案：答案：CD返回返回返回返回 1光波是一种概率波光波是一种概率波 光的波动性不是光子之间光的波动性不是光子之间 引起的，而是光子自引起的，而是光子自身身 的性质，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确的性质，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以，光波是一种概率波。定，所以，光波是一种概率波。2物质波也是概率波物质波也是概率波 对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是 的，的，但在某点附近出现的概率的大小可以由但在某点附近出现的概率的大小可以由 的规律确定。对于的规律确定。对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是概率波。是概率波。相互作用相互作用固有固有不确定不确定波动波动返回返回返回返回 特别提醒特别提醒物质波是一种概率波，但不能将实物质波是一种概率波，但不能将实物粒子的波动性等同于宏观的机械波，更不能理解为物粒子的波动性等同于宏观的机械波，更不能理解为粒子做曲线运动。粒子做曲线运动。返回返回返回返回 1正确理解光的波动性正确理解光的波动性 光的干涉现象不是光子之间的相互作用使它表现出波动光的干涉现象不是光子之间的相互作用使它表现出波动性的，在双缝干涉实验中，使光源性的，在双缝干涉实验中，使光源S非常弱，以致前一个光子非常弱，以致前一个光子到达屏后才发射第二个光子。这样就排除了光子之间的相互作到达屏后才发射第二个光子。这样就排除了光子之间的相互作用的可能性。实验结果表明，尽管单个光子的落点不可预知，用的可能性。实验结果表明，尽管单个光子的落点不可预知，但长时间曝光之后仍然得到了干涉条纹分布。可见，光的波动但长时间曝光之后仍然得到了干涉条纹分布。可见，光的波动性不是光子之间的相互作用引起的。性不是光子之间的相互作用引起的。返回返回返回返回 2光波是一种概率波光波是一种概率波 在双缝干涉实验中，光子通过双缝后，对某一个光子而言，在双缝干涉实验中，光子通过双缝后，对某一个光子而言，不能肯定它落在哪一点，但屏上各处明暗条纹的不同亮度，说明不能肯定它落在哪一点，但屏上各处明暗条纹的不同亮度，说明光子落在各处的可能性即概率是不相同的。光子落在明条纹处的光子落在各处的可能性即概率是不相同的。光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小。概率大，落在暗条纹处的概率小。这就是说光子在空间出现的概率可以通过波动的规律来确定，这就是说光子在空间出现的概率可以通过波动的规律来确定，因此说光是一种概率波。因此说光是一种概率波。3物质波也是概率波物质波也是概率波 对于电子、实物粒子等其他微观粒子，同样具有波粒二象性，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。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。概率波将波动性和粒子性统子运动具有必然性，遵循统计规律。概率波将波动性和粒子性统一在一起。一在一起。返回返回返回返回 特别提醒特别提醒 (1)在双缝干涉和单缝衍射的暗条纹处也有光子到达，在双缝干涉和单缝衍射的暗条纹处也有光子到达，只是光子数量只是光子数量“特别少特别少”很难呈现出亮度。很难呈现出亮度。(2)要理解统计规律，对统计规律的认识是理解概率波的要理解统计规律，对统计规律的认识是理解概率波的前提。前提。返回返回返回返回2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的95%以上。假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子以上。假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子()A一定落在中央亮纹处一定落在中央亮纹处B一定落在亮纹处一定落在亮纹处C可能落在暗纹处可能落在暗纹处D落在中央亮纹处的可能性最大落在中央亮纹处的可能性最大解析：解析：根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上。当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，以上。当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有只不过落在暗处的概率很小而已，故只有C、D正确。正确。答案：答案：CD返回返回返回返回不确定性不确定性 xp 返回返回返回返回 1粒子位置的不确定性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左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的。是完全不确定的。2粒子动量的不确定性粒子动量的不确定性 微观粒子具有波动性，会发生衍射。大部分粒子到达狭缝微观粒子具有波动性，会发生衍射。大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外。这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。由于位置以外。这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量。条纹的宽度来衡量。返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回解析：解析：不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定坐标和相应动不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定关系所给出的限度。故都不可能逾越不确定关系所给出的限度。故A、D正确。正确。答案：答案：AD返回返回返回返回 例例1物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一在光屏处放上照相底片，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，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，其中正确现了规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，其中正确的是的是 ()A曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子不清楚，故出现不规则的点子 B单个光子的运动没有确定的轨道单个光子的运动没有确定的轨道 C干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 D只有大量光子的行为才能表现出波动性只有大量光子的行为才能表现出波动性返回返回返回返回 思路点拨思路点拨光是概率波，单个光子的运动具有偶然光是概率波，单个光子的运动具有偶然性，大量光子的运动具有必然性。性，大量光子的运动具有必然性。解析解析光波是概率波，单个光子没有确定的轨道，其光波是概率波，单个光子没有确定的轨道，其到达某点的概率受波动规律支配，大量光子的行为符合统到达某点的概率受波动规律支配，大量光子的行为符合统计规律，受波动规律支配，才表现出波动性，出现干涉中计规律，受波动规律支配，才表现出波动性，出现干涉中的亮纹或暗纹，故的亮纹或暗纹，故A错误，错误，B、D正确；干涉条纹中的亮纹正确；干涉条纹中的亮纹处是光子到达机会多的地方，暗纹处是光子到达机会少的处是光子到达机会多的地方，暗纹处是光子到达机会少的地方，但也有光子到达，故地方，但也有光子到达，故C正确。正确。答案答案BCD返回返回返回返回1下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A概率波就是机械波概率波就是机械波B物质波是一种概率波物质波是一种概率波C概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射 现象现象D在光的双缝干涉实验中，若有一个光子，则能确定这个在光的双缝干涉实验中，若有一个光子，则能确定这个 光子落在哪个点上光子落在哪个点上解析：解析：机械波是振动在介质中的传播，而概率波是粒子所机械波是振动在介质中的传播，而概率波是粒子所到达区域的机率大小可以通过波动的规律来确定。故其本到达区域的机率大小可以通过波动的规律来确定。故其本质不同质不同A、C错，错，B对；由于光是一种概率波，光子落在哪对；由于光是一种概率波，光子落在哪个点上不能确定。个点上不能确定。答案：答案：B返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回1下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A牛顿运动定律适用于一切实物粒子的运动牛顿运动定律适用于一切实物粒子的运动B牛顿运动定律适用于一切宏观物体的运动牛顿运动定律适用于一切宏观物体的运动C牛顿运动定律也适用于高速微观粒子牛顿运动定律也适用于高速微观粒子D研究微观粒子的运动规律应用量子力学研究微观粒子的运动规律应用量子力学解析：解析：牛顿运动定律适用于宏观物体的低速运动，高速牛顿运动定律适用于宏观物体的低速运动，高速运动问题需用相对论解决，微观粒子的运动规律应用量运动问题需用相对论解决，微观粒子的运动规律应用量子力学，可见只有子力学，可见只有D正确。正确。答案：答案：D随堂基础巩固随堂基础巩固返回返回返回返回2下列各种波是概率波的是下列各种波是概率波的是 ()A声波声波 B无线电波无线电波C光波光波 D物质波物质波解析：解析：声波是机械波，声波是机械波，A错；电磁波是一种能量波，错；电磁波是一种能量波，B错；由概率波的概念和光波、物质波的特点分析可以错；由概率波的概念和光波、物质波的特点分析可以得知，光波和物质波均为概率波，故得知，光波和物质波均为概率波，故C、D正确。正确。答案：答案：CD返回返回返回返回答案：答案：B返回返回返回返回图图1741答案：答案：概率大概率小概率大概率小返回返回返回返回点击此图片进入点击此图片进入“课时跟踪训练课时跟踪训练”