资源描述
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,*,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,*,17.4,概率,波,17.4概率波,1,波和粒子是两种不同的研究对象,具有非常不同的表现,那么,为什么对于光子、电子和质子等粒子又能集它们于一身呢？,波和粒子是两种不同的研究对象,具有非常不同的表现,那,2,一、经典的粒子和经典的波,这一切使人们形成了一种魂念，物质要么具有粒子性，要么具有波动性，非此即彼,!,粒子模型,波动模型,分子动理论解释了气体的压强,解释了声音的干涉和射,光的波粒二象性打开了潘多拉盒子。,一、经典的粒子和经典的波 这一切使人们形成了,3,经典物理学的观念,1,、经典的粒子的基本特征：,粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道。,粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量,粒子的运动遵从牛顿第二定律,2,、经典的波的基本特征：,具有一定的频率、波长具有时空的周期性,在空间具有弥散性,经典物理学的观念1、经典的粒子的基本特征：粒子有确定的位置,4,显而易见，在经典物理学中，波和粒子是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。那么、对于光和电子，质子等粒子，这两种互不相容的属性又是怎样“集于一身”的,?,显而易见，在经典物理学中，波和粒子是两种不,5,二、概率波,为了了解光波和物质波是什么样的波，还是从波的波粒二象性入手。 观察下图的光的双缝干涉实验。,明暗相间的条纹,条纹的明暗表示到达屏上的光的強度不同。,粒子模型认为：,波动模型认为：,明纹处到达的光子数多，暗纹处到达的光子数少。,二、概率波 为了了解光波和物质波是什么样的波，还是从波,6,推测：,是光子之间的,相互作用,使它表现出了波动性，而不是光子本身就具有波动性,?,让光子一个一个发射，排除相互作用的干扰。,光源,狭缝,感光胶片,长时间,明暗条纹,短时间,任意位置,可见，光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而是光子自身固有的性质。,推测：是光子之间的相互作用使它表现出了波动性，而不是光子本身,7,对此，,1926,年德国物理学家玻恩指出,:,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这个事实可以推知，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。,现在的问题是，一个光子通过狭缝后到底落在屏上的哪点呢,?,从光子的概念上看，光波是一种概率波。,也就是说：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。,对此，1926年德国物理学家玻恩指出:虽,8,对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的德布罗意波也是概率波。,也就是说，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，例如行射条纹的分布等。,对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二,9,7,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,7个电子100个电子300020000一个一个电子依次入射双,10,问题与练习解答：,1,、,有人说光的波动性是光子之间相互作用的结果，你认为对吗,?,可以通过怎样的实验说明你的观点,?,解：,不对。在双缝干涉实验中可以使光源,S,非常弱，以至于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。,实验结果表明，尽管单个光子的落点不可预知，但是长时间曝光之后仍得到干涉条纹,.,可见，光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而是光子的固有属性。,问题与练习解答：1、有人说光的波动性是光子之间相互作用的结果,11,2,、,在光的双缝千涉实验中，某光子打在光屏上的落点能测吗,?,大量的光子打在光屏上的落点是否有規律,?,请用概波的观点释双缝干涉图样的形成,解：,在光的双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上的落点根本不能预测，但大量光子打在光屏上将形成明暗相间的干涉条纹，这说明光子落在各点的概率是不一样的，光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小,.,光子在空间出现的概率遵循波动规律，所以光波是一种概率波。,2、在光的双缝千涉实验中，某光子打在光屏上的落点能测吗?大量,12,3,、,我们能感知现象，是因为找们接收到了一定能量的光。一个频率是,10,6,Hz,的无线电波的光子的能量是多大,?,一个频率为,610,14,Hz,的绿色先子,10,18,Hz,的,Y,尤子的能量各是多大,?,请结合以上光子能量的大小，从概率波的角度说明,:,为什么低电波的波动性显著而高频电碳波的粒子性显著。,解：,低频电磁波的光子能量小，波长长，容易观察到干涉和衍射现象，波动性显著，在衍射的亮纹处表示到达的光子数多，概率大，而在暗纹处表示到达的光子数少，概率小。相比之下，高频电磁波光子能量大，波长极短，很难找到其发生明显衍射的狭缝或障碍物，因而波动性不容易观察到，粒子性显著。,3、我们能感知现象，是因为找们接收到了一定能量的光。一个频率,13,课堂小结,一、经典的粒子和经典的波,1,、经典的粒子的基本特征：,粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道。,粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量,粒子的运动遵从牛顿第二定律,2,、经典的波的基本特征：,具有一定的频率、波长具有时空的周期性,在空间具有弥散性,二、概率波,1,、,从光子的概念上看，光波是一种概率波。,2,、,对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的德布罗意波也是概率波。,：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。,课堂小结一、经典的粒子和经典的波1、经典的粒子的基本特征：,14,
展开阅读全文