高中物理 17_4 概率波学案 新人教版选修3-5

课时17.4概率波1.了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题。2.了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题。3.了解概率波的内容，体会微观粒子波粒二象性模型的建立过程。4.了解光是一种概率波。1.经典粒子和经典的波(1)经典粒子：粒子有一定的空间大小，有一定的质量，有的还具有电荷。运动的基本特征：粒子任意时刻都有确定的位置和速度，时空中有确定的轨道。(2)经典的波：经典的波在空间是弥散开来的，其特征是具有频率和波长，即具有时空的周期性。2.概率波(1)光波是一种概率波双缝干涉图样中，明条纹处到达的光子数目多，暗纹处到达的光子数目少。单个光子通过狭缝后在屏上的落点是不可预知的，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，单个粒子的位置是不确定的，但在某点附近出现的概率的大小可由波动规律来确定。对于大量的粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以与它们相联系的物质波也是概率波。主题1：经典的粒子和经典的波情景：光具有波粒二象性，粒子也有波粒二象性，只是不同条件下表现出粒子性和波动性的程度有差异。不过光具有波粒二象性中的波和粒子，不是我们所说的经典的粒子和经典的波。请阅读教材中“经典的粒子和经典的波”标题下的相关内容，回答下面的问题。问题：什么是经典的粒子和经典的波?主题2：探究光的双缝干涉情景：光的双缝干涉实验证明了光的波动性，图示是从光源发出的光通过双缝后在屏上形成的明暗相间的条纹。阅读教材中“概率波”部分的内容，回答下列问题。问题：(1)为什么说出现亮条纹的地方到达的光子数多，而出现暗条纹的地方到达的光子数少?(2)是不是光子之间的相互作用导致了光子表现出波动性?为什么?(3)是否可以确定单个光子在空间的落点?主题3：概率波情景：不仅光具有波粒二象性，电子等微观粒子也具有波粒二象性，下图是不同数量的电子通过双缝后的照片。问题：(1)从图a和图b中电子的分布是否能看出规律性?这说明了什么?(2)从图a依次到图e，可以看出电子的分布有什么变化?(3)为什么说德布罗意波也是概率波?1.(考查概率波的意义)在弱光的干涉实验中，控制光的强度，使前一个光子到达屏幕后才发出第二个光子，从而排除光子之间相互作用的可能性。在这种情况下，如果时间较短，则在光屏上出现的是;若经过比较长的时间，则在屏上可以看到。这说明光子到达亮条纹处的较大，到达暗条纹处的较小，所以我们可以说光是一种波。2.(考查概率波与机械波的区别)下列关于概率波的说法中，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，若有一个粒子，则它只能从其中一个缝中穿过3.(考查物质波)关于物质波的认识，下列说法中正确的是()A.电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的B.物质波也是一种概率波C.任一运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波D.宏观物体尽管可以看作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象4.(考查波粒二象性)关于对波粒二象性的理解，下列说法中不正确的是()A.不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B.光波频率越高，粒子性越明显C.能量越大的光子其波动性越显著D.个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性拓展一：经典的粒子和经典的波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，也有一定的质量 D.有的粒子还有一定量的电荷2.关于经典的波的特征，下列说法正确的是()A.具有一定的频率，但没有固定的波长B.具有一定的波长，但没有固定的频率C.既有一定的频率，也有固定的波长D.还具有周期性拓展二：概率波3. 在单缝衍射实验中，中央亮条纹的光强占入射光光强的95%以上。假设现在只让一个光子通过单缝，则该光子()。A.一定落在中央亮条纹上B.一定落在亮条纹处C.可能落在暗条纹处D.落在中央亮条纹处的可能性最大参考答案知识体系梳理位置速度频率波长不可预知概率不确定的波动确定重点难点探究主题1：在经典物理学中，粒子和波是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。用经典物理学的观点看问题，人们形成了一种观念，物质要么具有粒子性，要么具有波动性，非此即彼。经典粒子有一定的空间大小，有一定的质量，有的还有电荷。任意时刻确定的位置和速度以及空中确定的轨道，是经典物理学粒子运动的基本特征。与经典的粒子不同，经典的波在空中是弥散开来的，其特征是具有频率和波长，也就是具有时空的周期性。主题2：(1)屏上出现亮条纹、暗条纹是由于各处光的强弱不同，按照爱因斯坦的光子理论，每个光子都是一份能量，因此，在同样时间内，到达的光子数多的地方光的强度大，就出现亮条纹;同样时间内到达的光子数少的地方光的强度弱，就出现暗条纹。(2)不是由于光子之间的相互作用导致了光的波动性。因为人们发现如果让光子一个一个地先后通过双缝，其干涉图样仍然表现出同样的条纹。(3)实验表明，我们不能确定单个光子在空间的落点，但大量的光子在空间出现的概率可以用波动规律来描述。主题3：(1)显然，图a与图b中电子的分布没有表现出规律性，这说明单个电子的位置是不确定的，少量电子的分布没有规律性。(2)从图a依次到图e，可以看出随着电子数量的增加，其分布越来越呈现出规律性干涉条纹越来越清晰，从中可以看出只有大量的电子才表现出明显的波动性。(3)由于单个粒子是否在空间某点出现是不可预知的，但大量的粒子在空间某点出现的概率有一定的规律，这个规律可以用波动规律来描述，所以说德布罗意波也是概率波。基础智能检测1.无规则分布的曝光点明显的干涉条纹概率概率概率2.B3.ABC4.C全新视角拓展1.CD【解析】经典粒子有一定的空间大小，有一定的质量，有的还有电荷。2.CD【解析】经典的波在空间中是弥散开来的，具有一定的频率和波长，具有时空的周期性。 3.CD【解析】光波是概率波，对一个光子而言，它落在亮条纹处概率较大，落在暗条纹处概率较小。