人教版高二物理选修3-5 17.4 概率波 课件（27张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-5 17.4 概率波 课件（27张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 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 | 2020-06-26 06:21:59 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第十七章
波粒二象性
第4节
概率波
经典的粒子经典的波（经典物理学关于粒子和波的概念）
经典的粒子：
具有空间大小、质量、电量等，遵从牛顿第二定律，任意
时刻有确定的位置和速度，以及确定的运动轨迹。
经典的波：
某种物理量呈时空周期性的分布
(
确定的点处具时间周期
性，确定的方向上具有空间周期性)，特征是具有频率和波长。
显然，在经典的传统观念中，一个客体要么是粒子，要么是波，非此即彼！
为什么光子、电子和质子等微观粒子又能集这两种互不相容的属性于一身呢？
一、经典的粒子和经典的波
1、经典的粒子的基本特征
⑴粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量。
⑵粒子的运动遵从牛顿第二定律。
⑶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
⑴在空间具有弥散性。
⑵具有一定的频率、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的研究对象，
具有非常不同的表现，互不相容，遵从不同的规律。
这是否可以认为，是光子之间的相互作用使它表现出了波动行，而不是光子本身就具有波动性呢？
?光的强弱对应于光子的数目。
?明纹处达到的光子数多，表示光子达到的概率大。
?
暗纹处达到的光子数少，表示光子达到的概率小。
1926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分布却服从一定的统计规律。
使光源S非常弱，以致它在前一个光子到达屏幕之后才发射第二个光子，这样就排除了光子之间相互作用的可能性。
导学探究1
用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象。
(1)图象甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？
答案：当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性.
答案
(2)图象乙是曝光时间稍长情况，当光子数较多时落在哪些区域的概率较大？可用什么规律来确定？
答案 落在某些条形区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定.
答案
(3)图象丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？
答案 光的波动性。综合上面三个图象可知，少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波。
答案
通过上述实验可知：
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。虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但由屏上各处明暗不同的条纹可以推知，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，落在暗纹处的概率小。这就是说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，所以光是一种概率波。
二、概率波
1、光波是一种概率波
⑴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。
⑵光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定。
对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，那么与它们相联系的物质波是不是也是概率波呢？
导学探究2
经典粒子双缝衍射
1、子弹可以看作是经典粒子
假想用机关枪扫射双缝
A
和
B，屏幕
C
收集子弹数目。
（1）
将狭缝
B
挡住
——
子弹通过
A
在屏幕
C
上有一定的分布
——
类似于单缝衍射的中央主极大
P1
—
子弹落在中央主极大范围的概率分布
（2）将狭缝
A
挡住
——
子弹通过狭缝
B
在屏幕
C
上有一定的分布
——
类似于单缝衍射的中央主极大
P2
—
子弹落在中央主极大范围的概率分布
（3）A
和
B
狭缝同时打开
——
子弹是经典粒子
原来通过
A
狭缝的子弹
——
还是通过
A
原来通过
B
狭缝的子弹
——
还是通过
B
屏幕
C
上子弹的概率分布：
不因两个狭缝同时打开每颗子弹会有新的选择！
2、电子双缝衍射
——
电子枪发射出的电子，在屏幕
P
上观察电子数目
（1）将狭缝
B
挡住
——
电子通过狭缝
A
在屏幕
C上有一定分布
——
类似于单缝衍射的中央主极大
（2）
将狭缝
A
挡住
——
电子通过狭缝
B
在屏幕
C
上有一定的分布，
类似于单缝衍射的中央主极大
（3）A
和
B
狭缝同时打开
——
如果电子是经典粒子
原来通过
A
狭缝的电子
——
还是通过
A
原来通过
B
狭缝的电子
——
还是通过
B
屏幕上电子的概率分布：
7个电子
100个电子
3000
20000
一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：
70000
体现了粒子性
体现了波动性
粒子出现的概率高
粒子出现的概率低
2、物质波也是概率波
⑴对于电子和其他微观粒子，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。
⑵大量粒子，概率的分布导致确定的宏观结果。（电子数越多，规则的条纹越来越明显。
）
微观粒子不是经典粒子，物质波不是经典波。
二、概率波
B
1.
光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规
律是
(
)
A.
入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率
才能产生光电效应
B.
发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成
正比
C.
光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大
D.
光电效应发生的时间极短，一般不超过
10??
s
C
2.
下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是
(
)
A.
有的光是波，有的光是粒子
B.
光子与电子是同样的一种粒子
C.
光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子
性越显著
D.
大量光子产生的效果往往显示粒子性
3.下列说法不正确的是
(
)
A.
光是一种电磁波
B.
光是一种概率波
C.
光子相当于高速运动的质点
D.
光的直线传播只是宏观近似规律
C
一、经典的粒子和经典的波
1、经典的粒子的基本特征
⑴粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量。
⑵粒子的运动遵从牛顿第二定律。
⑶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
⑴在空间具有弥散性。
⑵具有一定的频率、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的研究对象，
具有非常不同的表现，互不相容，遵从不同的规律。
板书设计
二、概率波
1、光波是一种概率波
⑴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。
⑵光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定。
2、物质波也是概率波
⑴对于电子和其他微观粒子，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。
⑵大量粒子，概率的分布导致确定的宏观结果。（电子数越多，规则的条纹越来越明显。
）
微观粒子不是经典粒子，物质波不是经典波。
二、概率波
第十七章
波粒二象性
第4节
概率波
经典的粒子经典的波（经典物理学关于粒子和波的概念）
经典的粒子：
具有空间大小、质量、电量等，遵从牛顿第二定律，任意
时刻有确定的位置和速度，以及确定的运动轨迹。
经典的波：
某种物理量呈时空周期性的分布
(
确定的点处具时间周期
性，确定的方向上具有空间周期性)，特征是具有频率和波长。
显然，在经典的传统观念中，一个客体要么是粒子，要么是波，非此即彼！
为什么光子、电子和质子等微观粒子又能集这两种互不相容的属性于一身呢？
一、经典的粒子和经典的波
1、经典的粒子的基本特征
⑴粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量。
⑵粒子的运动遵从牛顿第二定律。
⑶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
⑴在空间具有弥散性。
⑵具有一定的频率、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的研究对象，
具有非常不同的表现，互不相容，遵从不同的规律。
这是否可以认为，是光子之间的相互作用使它表现出了波动行，而不是光子本身就具有波动性呢？
?光的强弱对应于光子的数目。
?明纹处达到的光子数多，表示光子达到的概率大。
?
暗纹处达到的光子数少，表示光子达到的概率小。
1926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分布却服从一定的统计规律。
使光源S非常弱，以致它在前一个光子到达屏幕之后才发射第二个光子，这样就排除了光子之间相互作用的可能性。
导学探究1
用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象。
(1)图象甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？
答案：当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性.
答案
(2)图象乙是曝光时间稍长情况，当光子数较多时落在哪些区域的概率较大？可用什么规律来确定？
答案 落在某些条形区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定.
答案
(3)图象丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？
答案 光的波动性。综合上面三个图象可知，少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波。
答案
通过上述实验可知：
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。虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但由屏上各处明暗不同的条纹可以推知，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，落在暗纹处的概率小。这就是说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，所以光是一种概率波。
二、概率波
1、光波是一种概率波
⑴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。
⑵光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定。
对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，那么与它们相联系的物质波是不是也是概率波呢？
导学探究2
经典粒子双缝衍射
1、子弹可以看作是经典粒子
假想用机关枪扫射双缝
A
和
B，屏幕
C
收集子弹数目。
（1）
将狭缝
B
挡住
——
子弹通过
A
在屏幕
C
上有一定的分布
——
类似于单缝衍射的中央主极大
P1
—
子弹落在中央主极大范围的概率分布
（2）将狭缝
A
挡住
——
子弹通过狭缝
B
在屏幕
C
上有一定的分布
——
类似于单缝衍射的中央主极大
P2
—
子弹落在中央主极大范围的概率分布
（3）A
和
B
狭缝同时打开
——
子弹是经典粒子
原来通过
A
狭缝的子弹
——
还是通过
A
原来通过
B
狭缝的子弹
——
还是通过
B
屏幕
C
上子弹的概率分布：
不因两个狭缝同时打开每颗子弹会有新的选择！
2、电子双缝衍射
——
电子枪发射出的电子，在屏幕
P
上观察电子数目
（1）将狭缝
B
挡住
——
电子通过狭缝
A
在屏幕
C上有一定分布
——
类似于单缝衍射的中央主极大
（2）
将狭缝
A
挡住
——
电子通过狭缝
B
在屏幕
C
上有一定的分布，
类似于单缝衍射的中央主极大
（3）A
和
B
狭缝同时打开
——
如果电子是经典粒子
原来通过
A
狭缝的电子
——
还是通过
A
原来通过
B
狭缝的电子
——
还是通过
B
屏幕上电子的概率分布：
7个电子
100个电子
3000
20000
一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：
70000
体现了粒子性
体现了波动性
粒子出现的概率高
粒子出现的概率低
2、物质波也是概率波
⑴对于电子和其他微观粒子，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。
⑵大量粒子，概率的分布导致确定的宏观结果。（电子数越多，规则的条纹越来越明显。
）
微观粒子不是经典粒子，物质波不是经典波。
二、概率波
B
1.
光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规
律是
(
)
A.
入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率
才能产生光电效应
B.
发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成
正比
C.
光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大
D.
光电效应发生的时间极短，一般不超过
10??
s
C
2.
下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是
(
)
A.
有的光是波，有的光是粒子
B.
光子与电子是同样的一种粒子
C.
光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子
性越显著
D.
大量光子产生的效果往往显示粒子性
3.下列说法不正确的是
(
)
A.
光是一种电磁波
B.
光是一种概率波
C.
光子相当于高速运动的质点
D.
光的直线传播只是宏观近似规律
C
一、经典的粒子和经典的波
1、经典的粒子的基本特征
⑴粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量。
⑵粒子的运动遵从牛顿第二定律。
⑶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
⑴在空间具有弥散性。
⑵具有一定的频率、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的研究对象，
具有非常不同的表现，互不相容，遵从不同的规律。
板书设计
二、概率波
1、光波是一种概率波
⑴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。
⑵光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定。
2、物质波也是概率波
⑴对于电子和其他微观粒子，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。
⑵大量粒子，概率的分布导致确定的宏观结果。（电子数越多，规则的条纹越来越明显。
）
微观粒子不是经典粒子，物质波不是经典波。
二、概率波