概率波不确定关系讲解课件

17.4-17.5 17.4-17.5 概率波概率波不确定关系不确定关系 17.4-17.5 概率波1阅读教科书阅读教科书P40-P41思考：思考：一、经典的粒子和经典的波：一、经典的粒子和经典的波：1 1：经典粒子的基本特征？：经典粒子的基本特征？2 2：经典波的基本特征？：经典波的基本特征？二、概率波：二、概率波：1 1、什么是概率波？、什么是概率波？阅读教科书P40-P41思考：一、经典的粒子和经典的波224_05_概率波与概率幅 量子物理基础在空间具有弥散性；在空间具有弥散性；一、经典的粒子和经典的波：一、经典的粒子和经典的波：粒子有一定的空间大小、质量和电荷量；粒子有一定的空间大小、质量和电荷量；1 1、经典粒子的基本特征：、经典粒子的基本特征：2 2、经典波的基本特征：、经典波的基本特征：粒子有确定的位置、速度（动量）和轨道。粒子有确定的位置、速度（动量）和轨道。粒子的运动遵从牛顿第二定律；粒子的运动遵从牛顿第二定律；具有一定的频率、波长和时空的周期性。具有一定的频率、波长和时空的周期性。在经典物理学中，波和粒子是两个不同的研究对象，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，遵从不同的规律具有非常不同的表现，互不相容，遵从不同的规律在空间具有弥散性；一、经典的粒子和经典的波：粒子有一定的24_05_概率波与概率幅 量子物理基础对比乙、丙、对比乙、丙、丁，丁，思考：思考：光子有何特光子有何特性？性？乙乙丙丙丁丁二、概率波：二、概率波：光源光源双缝双缝感光胶片感光胶片甲甲对比乙、丙、丁，思考：光子有何特性？乙丙丁二、概率波：光源双 个别光子在何处出现具有一定的偶然性，但大个别光子在何处出现具有一定的偶然性，但大量光子在空间何处出现却服从一定的统计规律。量光子在空间何处出现却服从一定的统计规律。-即：光是一种概率波。即：光是一种概率波。二、概率波：二、概率波：（1926 1926年德国物理学家年德国物理学家波恩提出的概率波波恩提出的概率波 ）个别光子在何处出现具有一定的偶然性，但大量光子在空间24_05_概率波与概率幅 量子物理基础7 7个电子个电子100100个电子个电子300030002000020000电子的单缝衍射实验：电子的单缝衍射实验：70000体现了偶然性（粒子性体现了偶然性（粒子性）体现了统计规律（波动性）体现了统计规律（波动性）粒子出现的粒子出现的概率高概率高粒子出现的概率低粒子出现的概率低7个电子100个电子300020000电子的单缝衍射实验：724_05_概率波与概率幅 量子物理基础注意：注意：波动性不是光（粒）子间相互作用引波动性不是光（粒）子间相互作用引起的，而是光（粒）子自身的固有性质。起的，而是光（粒）子自身的固有性质。注意：波动性不是光（粒）子间相互作用引起的，而是光（粒）1 1、2 2、3 3教科书教科书P42-问题与练习：问题与练习：1、2、3教科书P42-问题与练习：24_05_概率波与概率幅 量子物理基础17.5 不确定性关系不确定性关系17.5 不确定性关系阅读教科书阅读教科书P42-P44思考：思考：1.1.能否同时精确测出微粒的位置和动量？能否同时精确测出微粒的位置和动量？2.2.不确定性关系的数学表达式？不确定性关系的数学表达式？阅读教科书P42-P44思考：1.能否同时精确测出微粒24_05_概率波与概率幅 量子物理基础17.5 不确定性关系不确定性关系1.1.能否同时精确测出微粒的位置和动量？能否同时精确测出微粒的位置和动量？2.2.不确定性关系的数学表达式？不确定性关系的数学表达式？微观粒子的位置和动量不能同时确定；若位置的不微观粒子的位置和动量不能同时确定；若位置的不确定量减小了，动量的不确定量就会增大。若粒子确定量减小了，动量的不确定量就会增大。若粒子有确定的动量，其位置就完全不确定。有确定的动量，其位置就完全不确定。x p x p h/4h/4（xx表示位置的不确定量，表示位置的不确定量，pp表示粒子在表示粒子在x x方向方向上的动量的不确定量）上的动量的不确定量）17.5 不确定性关系1.能否同时精确测出微粒的位置和动24_05_概率波与概率幅 量子物理基础1 1、2 2、3 3、4 4教科书教科书P45-问题与练习：问题与练习：1、2、3、4教科书P45-问题与练习：24_05_概率波与概率幅 量子物理基础1 1、下列说法中正确的是、下列说法中正确的是 ()()A A光的干涉和衍射现象说明光具有波动性光的干涉和衍射现象说明光具有波动性B B光的频率越大，波长越大光的频率越大，波长越大C C光的波长越大，光子的能量越大光的波长越大，光子的能量越大D D光在真空中的传播速度为光在真空中的传播速度为3.003.00 10108 8m/sm/sADAD课堂练习课堂练习1、下列说法中正确的是 ()AD课堂练习24_05_概率波与概率幅 量子物理基础 2 2、为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱、为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，因斯坦，20042004年联合国第年联合国第5858次大会把次大会把20052005年定为国际物理年定为国际物理年爱因斯坦在年爱因斯坦在100100年前发表了年前发表了5 5篇重要论文，内容涉及狭篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献某同学学了有关的知识后，有如下理解，出了巨大贡献某同学学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是其中正确的是 （）A.A.微观粒子的波动性与经典波的特征相同。微观粒子的波动性与经典波的特征相同。B.B.光既具有波动性，又具有粒子性光既具有波动性，又具有粒子性C.C.在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大大初动能随之增大D.D.质能方程表明（质能方程表明（E=E=m mC C2 2）：物体具有的能量与它的质）：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系量有简单的正比关系BD 2、为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯24_05_概率波与概率幅 量子物理基础在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是是()A A使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样底片上将会显示衍射图样B B单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样射图样C C光子通过狭缝的运动路线是直线光子通过狭缝的运动路线是直线D D光的波动性是大量光子运动的规律光的波动性是大量光子运动的规律类型一类型一类型一类型一对光波是概率波的理解对光波是概率波的理解例例例例1 1课堂互动讲练课堂互动讲练AD在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是()类型一24_05_概率波与概率幅 量子物理基础1 1在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的整个光强的95%95%以上假设现在只让一个光子通过单缝，以上假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子那么该光子()A A一定落在中央亮纹处一定落在中央亮纹处B B一定落在亮纹处一定落在亮纹处C C可能落在暗纹处可能落在暗纹处D D落在中央亮纹处的可能性最大落在中央亮纹处的可能性最大变式训练变式训练变式训练变式训练CD1在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的24_05_概率波与概率幅 量子物理基础类型二类型二类型二类型二不确定关系的应用不确定关系的应用例例例例2 2类型二不确定关系的应用例224_05_概率波与概率幅 量子物理基础(1)(1)一电子具有一电子具有200 m/s200 m/s的速率，动量的不确的速率，动量的不确定范围为定范围为0.01%.0.01%.求位置的不确定量？求位置的不确定量？(1)一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围为0.24_05_概率波与概率幅 量子物理基础(2)(2)一颗质量为一颗质量为10 g10 g的子弹，具有的子弹，具有200 m/s200 m/s的速率，动量的的速率，动量的不确定量的范围为不确定量的范围为0.01%.0.01%.求位置的不确定量？求位置的不确定量？(2)一颗质量为10 g的子弹，具有200 m/s的速率，动24_05_概率波与概率幅 量子物理基础2 2设子弹的质量为设子弹的质量为0.01 kg0.01 kg，枪口直径为，枪口直径为0.5 cm0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量变式训练变式训练变式训练变式训练2设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试