人教版物理选修3-5同步课件：第17章 第4、5节 概率波、不确定性关系37张PPT
文档属性
| 名称 | 人教版物理选修3-5同步课件：第17章 第4、5节 概率波、不确定性关系37张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-01-03 15:18:35 | ||
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文档简介
课件37张PPT。波粒二象性第十七章第四节 概率波
第五节 不确定性关系第十七章如图所示是70000多个电子通过双缝后的干涉图样，人们能准确预知单个电子的运动情况吗？电子出现的位置是否有规律可循呢？1．经典的粒子
在经典物理学的概念中， 粒子有一定的________大小，有一定的__________，有的还有电荷。其运动的基本特征是：任意时刻有确定__________和__________以及在空间的确定__________。
2．经典的波
经典的波在空间中是弥散开来的，其特征是具有_______和__________，也就是具有__________的周期性。经典的粒子和经典的波空间 质量 位置 速度 轨道 频率 波长 时空 1．光波是概率波
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__________，落在暗纹处的概率__________。这就是说，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定。所以，从光子的概念上看，光波是一种__________。概率波大 小 概率波
2．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__________的，但在某点附近出现的概率的大小可以由__________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，所以物质波也是__________。
不确定 波动 概率波 1．概念
在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时__________的，在量子理论建立之后，要同时测出微观粒子的__________和__________，是不太可能的。我们把这种关系叫做不确定性关系。
不确定性关系精确测定 位置 动量
2．表达式
利用数学方法对微观粒子的运动进行分析可以知道，如果以Δx表示粒子位置的不确定量，以Δp表示粒子在x方向上的动量的不确定量，那么
ΔxΔp≥__________
式中h 是普朗克常量。这就是著名的不确定性关系，简称不确定关系。
一、对概率波的理解
1．单个粒子运动的偶然性
我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不确定的。
2．大量粒子运动的必然性
由波动规律，我们可以准确地知道，大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言。
3．概率波体现了波粒二象性的和谐统一
概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说，概率波将波动性和粒子性统一在一起。
特别提醒：
在双缝干涉和单缝衍射的暗纹处也有光子到达，只是光子数“特别少”。
A．图象(a)表明光具有粒子性
B．图象(c)表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图象
D．实验表明光是一种概率波
答案：ABD
解析：图象(a)曝光时间短，通过的光子数很少，呈现粒子性，A正确。图象(c)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，B正确。该实验表明光是一种概率波，D正确。紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，C错误。
二、对不确定性关系的理解
1．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。
2．粒子动量的不确定性
(1)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，有些粒子跑到投影位置以外。这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。
(2)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。答案：CD点评：对微观领域里模型及规律的理解，不能持宏观、固有的传统模式。对概率波的理解
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。当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确。
答案：CD
点评：(1)概率大小只表明事件发生的可能性，实际情况如何，则不确定。
(2)大量光子的行为易表现出光的波动性，少量光子的行为易表现出粒子性。A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验再次说明光子具有波动性
D．该实验说明实物粒子具有波动性
答案：C
解析：由题意可知，亮条纹是电子到达概率大的地方，暗条纹是粒子到达概率小的地方，故A正确；电子是实物粒子，能发生衍射现象，该实验说明物质波理论是正确的，不能说明光子的波动性，故BD正确，C错误；本题选择错误的，故选C。对不确定性关系的理解D．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp越大的缘故
答案：BD
易错分析：受经典力学规律的影响，没有正确理解不确定性关系。因为在经典力学概念中，一个粒子的位置和动量是可以同时精确测定的，因而错选B、D。
正确解答：微观粒子的动量和位置是不能同时确定的，这也就决定了不能用“轨道”的观点来描述粒子的运动，故A项正确。由微观粒子的波粒二象性可知微观粒子的位置不能精确确定，故C项正确。
正确答案：AC
第五节 不确定性关系第十七章如图所示是70000多个电子通过双缝后的干涉图样，人们能准确预知单个电子的运动情况吗？电子出现的位置是否有规律可循呢？1．经典的粒子
在经典物理学的概念中， 粒子有一定的________大小，有一定的__________，有的还有电荷。其运动的基本特征是：任意时刻有确定__________和__________以及在空间的确定__________。
2．经典的波
经典的波在空间中是弥散开来的，其特征是具有_______和__________，也就是具有__________的周期性。经典的粒子和经典的波空间 质量 位置 速度 轨道 频率 波长 时空 1．光波是概率波
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__________，落在暗纹处的概率__________。这就是说，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定。所以，从光子的概念上看，光波是一种__________。概率波大 小 概率波
2．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__________的，但在某点附近出现的概率的大小可以由__________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，所以物质波也是__________。
不确定 波动 概率波 1．概念
在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时__________的，在量子理论建立之后，要同时测出微观粒子的__________和__________，是不太可能的。我们把这种关系叫做不确定性关系。
不确定性关系精确测定 位置 动量
2．表达式
利用数学方法对微观粒子的运动进行分析可以知道，如果以Δx表示粒子位置的不确定量，以Δp表示粒子在x方向上的动量的不确定量，那么
ΔxΔp≥__________
式中h 是普朗克常量。这就是著名的不确定性关系，简称不确定关系。
一、对概率波的理解
1．单个粒子运动的偶然性
我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不确定的。
2．大量粒子运动的必然性
由波动规律，我们可以准确地知道，大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言。
3．概率波体现了波粒二象性的和谐统一
概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说，概率波将波动性和粒子性统一在一起。
特别提醒：
在双缝干涉和单缝衍射的暗纹处也有光子到达，只是光子数“特别少”。
A．图象(a)表明光具有粒子性
B．图象(c)表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图象
D．实验表明光是一种概率波
答案：ABD
解析：图象(a)曝光时间短，通过的光子数很少，呈现粒子性，A正确。图象(c)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，B正确。该实验表明光是一种概率波，D正确。紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，C错误。
二、对不确定性关系的理解
1．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。
2．粒子动量的不确定性
(1)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，有些粒子跑到投影位置以外。这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。
(2)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。答案：CD点评：对微观领域里模型及规律的理解，不能持宏观、固有的传统模式。对概率波的理解
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。当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确。
答案：CD
点评：(1)概率大小只表明事件发生的可能性，实际情况如何，则不确定。
(2)大量光子的行为易表现出光的波动性，少量光子的行为易表现出粒子性。A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验再次说明光子具有波动性
D．该实验说明实物粒子具有波动性
答案：C
解析：由题意可知，亮条纹是电子到达概率大的地方，暗条纹是粒子到达概率小的地方，故A正确；电子是实物粒子，能发生衍射现象，该实验说明物质波理论是正确的，不能说明光子的波动性，故BD正确，C错误；本题选择错误的，故选C。对不确定性关系的理解D．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp越大的缘故
答案：BD
易错分析：受经典力学规律的影响，没有正确理解不确定性关系。因为在经典力学概念中，一个粒子的位置和动量是可以同时精确测定的，因而错选B、D。
正确解答：微观粒子的动量和位置是不能同时确定的，这也就决定了不能用“轨道”的观点来描述粒子的运动，故A项正确。由微观粒子的波粒二象性可知微观粒子的位置不能精确确定，故C项正确。
正确答案：AC