概率波不确定性关系

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,返回,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,4,、,5,节,理解,教材,新知,把握,热点,考向,知识点一,知识点二,考向一,考向二,第十七章,应用创新演练,随堂基础巩固,课时跟踪训练,知识点三,1.,经典粒子的特征,(1),经典物理学中，粒子有一定的,，具有一定的,，有的还带有,。,(2),经典粒子运动的基本特征：遵从,，只要已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、唯一地确定以后任一时刻的,和,，以及空间中的确定的,。,空间大小,质量,电荷,牛顿运动定律,位置,速度,轨迹,2,经典波的特征,经典的波在空间是,的，其特征是具有,和,，即具有时间、空间的周期性。在经典物理中，波和粒子是两种,的研究对象，具有非常不同的表现，是,的两个物理属性。,弥散开来,频率,波长,完全不同,不相容,1,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：,根据经典力学关于粒子的理论可知,C,、,D,正确。,答案：,CD,1,光波是一种概率波,光的波动性不是光子之间,引起的，而是光子自身,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。,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，所以物质波也是概率波。,相互作用,固有,不确定,波动,特别提醒,物质波是一种概率波，但不能将实物粒子的波动性等同于宏观的机械波，更不能理解为粒子做曲线运动。,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，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。,特别提醒,(1),在双缝干涉和单缝衍射的暗条纹处也有光子到达，只是光子数量“特别少”很难呈现出亮度。,(2),要理解统计规律，对统计规律的认识是理解概率波的前提。,2,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,95%,以上。假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子,(,),A,一定落在中央亮纹处,B,一定落在亮纹处,C,可能落在暗纹处,D,落在中央亮纹处的可能性最大,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。当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有,C,、,D,正确。,答案：,CD,不确定性,x,p,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。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。,解析：,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。,答案：,AD,例,1,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,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机会较多的地方,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,光波是概率波，单个光子没有确定的轨道，其到达某点的概率受波动规律支配，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机会多的地方，暗纹处是光子到达机会少的地方，但也有光子到达，故,C,正确。,答案,BCD,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，若有一个光子，则能确定这个,光子落在哪个点上,解析：,机械波是振动在介质中的传播，而概率波是粒子所到达区域的机率大小可以通过波动的规律来确定。故其本质不同,A,、,C,错，,B,对；由于光是一种概率波，光子落在哪个点上不能确定。,答案：,B,1,下列说法正确的是,(,),A,牛顿运动定律适用于一切实物粒子的运动,B,牛顿运动定律适用于一切宏观物体的运动,C,牛顿运动定律也适用于高速微观粒子,D,研究微观粒子的运动规律应用量子力学,解析：,牛顿运动定律适用于宏观物体的低速运动，高速运动问题需用相对论解决，微观粒子的运动规律应用量子力学，可见只有,D,正确。,答案：,D,随堂基础巩固,2,下列各种波是概率波的是,(,),A,声波,B,无线电波,C,光波,D,物质波,解析：,声波是机械波，,A,错；电磁波是一种能量波，,B,错；由概率波的概念和光波、物质波的特点分析可以得知，光波和物质波均为概率波，故,C,、,D,正确。,答案：,CD,答案：,B,图,17,4,1,答案：,概率大概率小,点击此图片进入“课时跟踪训练”,