2014-2015学年高二物理人教版选修3-5课件：17-3、17-4、17-5 粒子的波动性 概率波 不确定性关系 .ppt

1、预习导学预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性高中物理选修3-5人教版3 粒子的波动性4 概率波5 不确定性关系预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性目标定位1.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系，会分析有关现象.2.理解德布罗意波和概率波的统计规律.3.了解经典的粒子和经典的波，会用不确定关系的对应公式分析简单问题预习导学预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性波动粒子h粒子波动普朗克常量h预习导学预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性物质波运动实物粒子预习导学预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性波动性电子束电子电子预习导学预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性二、概率波1经典粒子和经典波(1)经

2、典粒子：粒子有一定的，有一定的，遵循牛顿运动定律运动的基本特征：在任意时刻有确定的和，在空间中有确定的(2)经典波：经典波的基本特征是：具有确定的和，即具有时空的空间大小质量位置速度轨道频率波长周期性预习导学预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性2概率波(1)光波是一种概率波光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子自身固有的性质，光子在空间出现的概率可以通过确定，所以，光波是一种(2)物质波也是一种概率波对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是，但在某点出现的概率的大小可以由确定，而且对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是概率波波动规律概率波不确定的波动规律预习导学预习

3、导学课堂讲义第十七章 波粒二象性xp不确定性课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性一、对光的波粒二象性的理解实验基础表 现说 明光的波动性干涉和衍射1.大量光子产生的效果显示出波动性2.足够能量的光在传播时，表现出波的性质1.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的2.光的波动性不同于宏观概念的波课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性光的粒子性光电效应、康普顿效应1.当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质2.少量或个别光子容易显示出光的粒子性1.粒子的含义是“不连续”、“一份一份”的2.光子不同于宏观概念的粒子说明对于不同频率的光，频

4、率越高，光的粒子性越强；频率越低，光的波动性越强课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性【例1】关于光的波粒二象性的理解正确的是()A大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C高频光是粒子，低频光是波D波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著答案 AD课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性解析 光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，D正确；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性

5、显著，B错误；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，C错误课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性3德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性【例2】下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是()A任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波BX光的衍射证实了物质波的假设是正确的C电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动

6、性答案 C课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性解析 运动的物体才具有波动性，A项错；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D项错；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B项错；只有C项正确课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性三、对概率波的理解1光子既具有粒子性，又具有波动性光子在和其他物质作用的过程中(如光电效应和康普顿效应)显示出粒子性，光在传播过程中显示出波动性在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率

7、)由波动性起主导作用，因此光波为概率波课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性2大量光子产生的效果表现出波动性，个别光子产生的效果表现出粒子性；对于不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征明显；而频率高、波长短的光，粒子性特征明显3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德布罗意波也是概率波课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性【例4】物理学家做了一个有趣的双缝干涉实验：在光屏处放上照相用的底片，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，底片上只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉

8、条纹对这个实验结果有下列认识，其中正确的是()课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性A曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子，表现出光的波动性B单个光子通过双缝后的落点可以预测C只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方答案 D课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性解析 曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子，表现出光的粒子性，选项A错误；单个光子通过双缝后的落点不可以预测，在某一位置出现的概率受波动规律支配，选项B错误；大量光子的行为才能表现出光的波动性，干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，故选项C错误、D正

9、确课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性借题发挥 解答本类型题时应把握以下两点：(1)光具有波粒二象性，光波是一种概率波(2)单个光子的落点位置是不确定的，大量光子运动时落点位置服从概率分布规律课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性四、对不确定性关系的理解1单缝衍射现象中，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的，即通过挡板前粒子的位置具有不确定性2单缝衍射现象中，粒子通过狭缝后，在垂直原来运动方向的动量是不确定的，即通过挡板后粒子的动量具有不确定性3微观粒子运动的位置不确定量x和动量的不确定量p的关系式为xp，其中h是普朗克常量，这个关系式叫不确定性关系课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性4不确定性关系告诉我们，如果要更准确地确定粒子的位置(即x更小)，那么动量的测量一定会更不准确(即p更大)，也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，也不可能用“轨迹”来描述粒子的运动课堂讲义预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性预习导学预习导学课堂讲义第十七章 波粒二象性再见