概率波-不确定性关系ppt-新人教版选修-5课件.ppt

分 类 例 析4概率波5不确定性关系分 类 例 析1明确经典的粒子和经典的波2知道概率波，理解概率波的统计规律3会用不确定关系的对应公式分析简单问题分 类 例 析一、经典粒子和经典波 经 典 粒 子：(1)粒 子 有 一 定 的，有 一 定 的，遵 循牛顿运动定律(2)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 经 典 波：经 典 波 在 空 间 是 弥 散 开 来 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 速度轨迹频率 波长 周期性分 类 例 析二、概率波 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，对 于 某 个 光 子 不 能 确 定 落 在 哪 点，但 光 子 在 空 间 出现 的 概 率 可 以 通 过 确 定，所 以，光 波 是 一 种 概 率 波 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不确定的波动规律分 类 例 析三、不确定性关系 微 观 粒 子 运 动 的 基 本 特 征：不 再 遵 守 定 律，不 可能 同 时 准 确 地 知 道 粒 子 的 和，不 可 能 用“轨 迹”来 描述 粒 子 的 运 动，这 种 关 系 叫 做 不 确 定 性 关 系 微 观 粒 子 的运动状态只能通过 做统计性的描述 不 确 定 性 关 系：以 x表 示 粒 子 位 置 的 不 确 定 量，以 p表 示粒 子 在 x方 向 上 的 动 量 的 不 确 定 量，那 么 x p，式 中 h是普朗克常量牛顿运动位置 动量概率分 类 例 析一、对概率波的理解 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 性 的，在 双 缝 干 涉 实 验 中，使 光 源 S 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 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 波动性不是光子之间的相互作用引起的分 类 例 析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，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，因此说光是一种概率波分 类 例 析其他微观粒子的概率波对 于 电 子、实 物 粒 子 等 其 他 微 观 粒 子，同 样 具 有 波 粒 二 象 性，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 子性统一在一起分 类 例 析二、对不确定性关系 x p 的理解 不 确 定 性 关 系 是 微 观 粒 子 的 波 粒 二 象 性 及 粒 子 的 空 间 分 布 遵从统计规律的必然结果 不确定性关系表明 微 观 粒 子 的 位 置 坐 标 测 得 越 准 确(即 x越 小)，则 动 量 就 越 不准 确(即 p 越 大)；微 观 粒 子 的 动 量 测 得 越 准 确(即 p越 小)，则位置坐标就越不准确(即 x越大)注 意 不 确 定 性 关 系 不 是 说 微 观 粒 子 的 坐 标 测 不 准，也 不 是说 微 观 粒 子 的 动 量 测 不 准，更 不 是 说 微 观 粒 子 的 坐 标 和 动 量都测不准，而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准分 类 例 析不确定性关系是自然界的一条客观规律对 任 何 物 体 都 成 立，并 不 是 因 为 测 量 技 术 和 主 观 能 力 而 使微观粒子的坐标和动量不能同时测准对 于 宏 观 尺 度 的 物 体，其 质 量 m 通 常 不 随 速 度 v 变 化(因 为 一般 情 况 下 v 远 小 于 c)，即 p m v，所 以 x v.由 于 m远 大 于 h，因 此 x和 v 可 以 同 时 达 到 相 当 小 的 地 步，远 远 超出 最 精 良 仪 器 的 精 度，完 全 可 以 忽 略 可 见，不 确 定 现 象仅在微观世界方可观测到分 类 例 析不确定性关系提供了一个依据当不确定性关系施加的限制可以忽略时，则可以用经典力学理论来研究粒子的运动；当不确定性关系施加的限制不可以忽略时，那只能用量子力学理论来处理问题 分 类 例 析对概率波的理解【典 例1】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 条 纹 对 这 个 实 验 结 果 有 下 列认识，其中正确的是()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分 类 例 析解 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 确答案D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分 类 例 析【变式1】下列说法正确的是()A 概率波就是机械波 B 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 射现象 D 在 光 的 双 缝 干 涉 实 验 中，若 只 有 一 个 光 子，则 能 确 定 这个光子落在哪个点上分 类 例 析解 析 概 率 波 与 机 械 波 是 两 个 概 念，本 质 不 同；物 质 波 是 一种 概 率 波，符 合 概 率 波 的 特 点；光 的 双 缝 干 涉 实 验 中，若 只有 一 个 光 子，这 个 光 子 的 落 点 是 不 确 定 的，但 有 几 率 较 大 的位置答案B分 类 例 析对不确定性关系的理解与应用【典例2】设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量答案 vx1.061030 m/s分 类 例 析分 类 例 析【变式2】在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0109 m，那么光子经过单缝发生衍射，动量不确定量是多少？答案 p5.31026 kgm/s