(讲义)概率波不确定性关系含答案2.docx
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1、第4、5节iDi突破-教材新知夕概率波不确定性关系田基础到重难I 由活学到活用I 新知个个击破I概率波知识点一探新知基础练1 .经典粒子的特征(1)经典物理学中,粒子有一定的空间大小,具有一定的质量,有的还具有电荷。(2)经典粒子运动的基本特征:遵从牛顿运动定律,只要己知它们的受力情况及初位置、初速度,从理 论上讲就可以准确、惟一地确定以后任一时刻的位置和速度,以及空间中确定的轨迹。2 .经典波的特征经典的波在空间是弥散开来的,其特征是具有频率和波长,即具有时间、空间的周期性。在经典物理中,波和粒子是两种完全不同的研究对象,具有非常不同的表现,是丕相容的两个物理属 性。3 .光波是一种概率波光
2、的波动性不是光子之间相互作用引起的,而是光子自身固直的性质,光子在空间出现的概率可以通 过波动的规律确定,所以,光波是一种概率波。4 .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。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。辨是非(对的划“,错的划“X”)1 .某一个光子不能确定它的位置,但大量光子能确定落在某处的概率大小。(J)2 .单个粒子的位置是不确定的,大量粒子的运动遵循统计规律。(J)释疑难对点练1 .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
3、,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。2 .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。3 .物质波也是概率波对于电子、实物粒子等其他微观粒子,同样具有波粒二象
4、性,所以与它们相联系的物质波也是概率波。也就是说,单个粒子的位置是不确定的,具有偶然性;大量粒子的运动具有必然性,遵循统计规律。 概率波将波动性和粒子性统一在一起。试身手1.(多选)有关经典物理中的粒子,下列说法正确的是()A.有一定的大小,但没有一定的质量B.有一定的质量,但没有一定的大小C.既有一定的大小,又有一定的质量D.有的粒子还有一定量的电荷解析:选CD 根据经典力学关于粒子的理论可知,C、D正确。2.(多选)为了验证光的波粒二象性,在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片,并设法减弱光的强度, 下列说法正确的是()A.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝,如果时间足够长,底片上将出
5、现双缝干涉图样B.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝,如果时间很短,底片上将出现不太清晰的双缝 干涉图样C.大量光子的运动显示光的波动性D.光只有波动性没有粒子性解析:选AC 单个光子的运动具有不确定性,但其落点的概率分布还是遵循一定的统计规律的,根 据统计规律可以显示出光的波动性的一面。选项A、C正确。知识点if不确定性关系V探新知基础练1 .不确定性关系定义在经典物理学中,一个质点的位置和动量是可以同时测定的,在量子力学中,要同时测出微观粒子的 位置和动量是不太可能的,这种关系叫不确定性关系。2 .表达式AxA卷。其中用Ax表示粒子位置的不确定量,用Ap表示在x方向上动量的不确定量
6、,是普朗 克常量。辨是非(对的划 J ”,错的划“X”)1 .大量光子产生的效果往往显示出粒子性,个别光子产生的效果往往显示出波动性。(X)2 .经典物理学中一个质点的位置和动量是可以同时测定的。(,)3 .微观物理学中微观粒子的位置和动量是可以同时测定的。(X)释疑难对点练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
7、。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。3 .位置和动的不确定性关系由表可以知道,在微观领域,要准确地测定粒子的位置,动量的不确定性就更大;反之,要 准确确定粒子的动量,那么位置的不确定性就更大。若将狭缝变成宽缝,粒子的动量能被精确测定(可认 为此时不发生衍射),但粒子通过缝的位置的不确定性却增大了;反之取狭缝Ax-O,粒子的位置测定精确 了,但衍射范围会随心的减小而增大,这时动量的测定就更加不准确了。4 .微观粒子的运动没有特定的轨道由不确定关系AxAp2会可知,微观粒子的位置和动量是不能同时被确
8、定的,这也就决定了不能用“轨 迹”的观点来描述粒子的运动,因为“轨迹”对应的粒子某时刻应该有确定的位置和动量,但这是不符合 实验规律的。微观粒子的运动状态,不能像宏观物体的运动那样通过确定的轨迹来描述,而是只能通过概 率波进行统计性的描述。试身手5 .(多选)根据不确定性关系AxAp2表,判断下列说法正确的是()A.采取办法提高测量Ax精度时,Ap的精度下降B.采取办法提高测量Ax精度时,Ap的精度上升C. Ax与Ap测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关D. Ax与Ap测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关解析:选AD 不确定关系表明,无论采用什么方法试图确定坐标和相应动量中的一个,必然
9、引起另 一个较大的不确定性,这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关,无论怎样改善测量仪器和测量方 法,都不可能逾越不确定关系所给出的限度。故A、D正确。El锁定-命题热点研考题知考情| 知规律接技巧 知能步步升级考向一对概率波的理解典例1(多选)物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,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,底片上只出现一些 不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就出现了规则的干涉条纹,对这个实验结果有下列认识,其中正确的是()A.曝光时间不长时,光子的能量太小,底片上的条纹看不清楚,故出现不规则的点子
10、B.单个光子的运动没有确定的轨道C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达概率大的地方D.只有大量光子的行为才能表现出波动性思路点拨光是概率波,单个光子的运动具有偶然性,大量光子的运动具有必然性。解析选BCD 光波是概率波,单个光子没有确定的轨道,其到达某点的概率是不可确定的,大量光 子的行为符合统计规律,受波动规律支配,才表现出波动性,出现干涉中的亮纹或暗纹,故A错误,B、 D正确;干涉条纹中的亮纹处是光子到达概率大的地方,暗纹处是光子到达概率小的地方,但也有光子到 达,故C正确。考向二V不确定性关系的实质(1)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
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