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第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性 第第4节节 概率波概率波一、经典的粒子和经典的波一、经典的粒子和经典的波1、经典的粒子的基本特征、经典的粒子的基本特征粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量粒粒子的运动遵从牛顿第二定律子的运动遵从牛顿第二定律粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道。粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道。2、经典的波的基本特征、经典的波的基本特征在空间具有弥散性在空间具有弥散性具具有一定的频率、波长具有时空的周期性有一定的频率、波长具有时空的周期性在经典物理学中，波和粒子是两个不同在经典物理学中，波和粒子是两个不同的研究对象的研究对象，具，具有非常不同的表现，互有非常不同的表现，互不相容，遵从不同的规律不相容，遵从不同的规律德布罗意波的统计解释德布罗意波的统计解释19261926年德国物理学家波恩提出了概率波，认为个别微观粒子在年德国物理学家波恩提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但大量粒子在空间何处出现的空间何处出现有一定的偶然性，但大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。分布却服从一定的统计规律。光的强弱对应于光子的数目，明光的强弱对应于光子的数目，明纹处达到的光子数多，明纹表示纹处达到的光子数多，明纹表示光子达到的概率大。暗纹反之。光子达到的概率大。暗纹反之。7 7个电子个电子100100个电子个电子300030002000020000一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：70000体现了粒子性体现了粒子性体现了波动性体现了波动性粒子出现的粒子出现的概率高概率高粒子出现的概率低粒子出现的概率低通过上述实验可知：通过上述实验可知：虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但在屏上各处明暗不虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但在屏上各处明暗不同可以推知，光子落在各点的概率是不一样的，即光子落在明同可以推知，光子落在各点的概率是不一样的，即光子落在明纹处的概率大，落在暗处的概率小。则光子在空间出现的概率纹处的概率大，落在暗处的概率小。则光子在空间出现的概率可以通过衍射、干涉的明暗条纹这样的波动规律确定。可以通过衍射、干涉的明暗条纹这样的波动规律确定。-光是一种概率波。光是一种概率波。物物质波也具有波粒二象性，同样质波也具有波粒二象性，同样物质波也是概率波物质波也是概率波。现象：现象：1、单个粒子的位置是不确定的，但在某点附近出现的概、单个粒子的位置是不确定的，但在某点附近出现的概率的大小可以由波动规律确定。率的大小可以由波动规律确定。2、大量粒子，概率的分布导致确定的宏观结果、大量粒子，概率的分布导致确定的宏观结果。电电子数越多，规则的条纹越来越明显。子数越多，规则的条纹越来越明显。二、概率波二、概率波波动性是波动性是光子间相光子间相互作用结互作用结果吗？果吗？波动性不是光子间相互作用引起波动性不是光子间相互作用引起的，而是光子自身固有的性的，而是光子自身固有的性质。质。光是一种概率波光是一种概率波不能确定某时刻某个光子落在哪个位不能确定某时刻某个光子落在哪个位置。置。光子落在某一位置附近的概率可以确定，且光子落在某一位置附近的概率可以确定，且光子在空间出现的概率可通过波动的规律确定。光子在空间出现的概率可通过波动的规律确定。光子在某位光子在某位置出现的概置出现的概率大，对大率大，对大量光子来说量光子来说达到该位置达到该位置的光子数多，的光子数多，该位置出现该位置出现明条纹明条纹。反。反之出现暗条之出现暗条纹。纹。1、与实物粒子相联系的物质波也是概率波，即单、与实物粒子相联系的物质波也是概率波，即单个粒子的位置是不确定的，但粒子在某点附近的个粒子的位置是不确定的，但粒子在某点附近的概率的大小可以由波动的规律确定。概率的大小可以由波动的规律确定。2、对大量粒子来说，概率大的位置达到的粒子数、对大量粒子来说，概率大的位置达到的粒子数多，概率小的位置达到的粒子数少。多，概率小的位置达到的粒子数少。对事物粒子的波粒二象性的理解对事物粒子的波粒二象性的理解课堂练习课堂练习1、下列说法正确的是、下列说法正确的是（）A、光波是、光波是种概率波种概率波 B、光波是一种电磁波、光波是一种电磁波 C、单色光从光密介质进入光疏介质时光子的能量改变、单色光从光密介质进入光疏介质时光子的能量改变 D、单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变、单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变AB选项选项分析过程分析过程结果结果A光波是概率波光波是概率波对对B麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论对对C光子的能量与频率有关光子的能量与频率有关=hv=hv错错D=c/f,而而f不变不变错错2 2、下列说法中正确的是、下列说法中正确的是 ()A A光的干涉和衍射现象说明光具有波动性光的干涉和衍射现象说明光具有波动性B B光的频率越大，波长越大光的频率越大，波长越大C C光的波长越大，光子的能量越大光的波长越大，光子的能量越大D D光在真空中的传播速度为光在真空中的传播速度为3.003.00 10108 8m/sm/sAD 3、为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯、为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，坦，2004年联合国第年联合国第58次大会把次大会把2005年定为国际物理年爱因年定为国际物理年爱因斯坦在斯坦在100年前发表了年前发表了5篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献某子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献某人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是 （）A.所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动 B.光既具有波动性，又具有粒子性光既具有波动性，又具有粒子性 C.在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大大初动能随之增大 D.质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系正比关系BD