人教版选修3-5 17.4-5 概率波 不确定性关系(共15张PPT).ppt

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1、17.4概率波17世纪的微粒说和波动说是两种对立的学说，都受到传统观念的影响，因为传统观念认为在宏观现象中波动性和粒子性是对立的。微观世界的某些属性与宏观世界不同，光子说没有否定波动性和光的电磁说，光子的能量与频率有关，频率是波的特征。在微观世界中，如何把波的图象与粒子的图象统一起来呢？一、经典的粒子和经典的波粒子模型波动模型分子、质子、中子、电子声音的干涉和衍射粒子有一定的空间大小，有一定的质量，有的还具有电荷。只要已知初始位置和初始速度，就可以准确地确定以后任意时刻的位置和速度，进而在空间描绘出确定的轨迹。经典的波在空间是弥散开来的，其特征是具有频率和

2、波长，也就是具有时空的周期性。神州十号飞船二、概率波1926年玻恩提出概率波的概念而得到一致公认的。至于个别粒子在何处出现，有一定的偶然性；但是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。物质波的这种统计性解释把粒子的波动性和粒子性正确地联系起来了，成为量子力学的基本观点之一。光子在某处出现的概率由光在该处的强度决定单缝衍射光子在某处出现的概率和该处的亮暗有关；光子落在明纹处的概率大，落在暗处的概率小。电子单缝衍射1)用足够强的电子束进行单缝衍射——出现了明暗相间的衍射条纹，体现电子的波动性——衍射条纹掩饰了电子的粒子性——得到的结果与光的单缝衍

3、射结果一样2)用非常弱的电子束进行单缝衍射单个电子的运动方向是完全不确定的，具有概率分布一定条件下，电子运动方向的概率具有确定的规律开始电子打在屏幕上的位置是任意的随着时间推移，电子具有稳定的分布出现清晰衍射条纹和强电子束在短时间形成的一样17.5不确定关系一、德布罗意波的统计解释1926年，德国物理学玻恩(Born,1882--1972)提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但是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。玻恩(M.Born.1882-1970)德国物理学家。1926年提出波函数的统计意义。为此与博波(W.W.

4、GBothe.1891-1957)共享1954年诺贝尔物理学奖。玻恩M.Born.二.经典波动与德布罗意波(物质波)的区别经典的波动(如机械波、电磁波等)是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。而德布罗意波(物质波)是一种概率波。简单的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。不确定度关系（uncertaintyrelatoin)经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。一、电子衍射中的不确定度一束电子以速度v沿oy轴射向狭缝。电子在中央主极大区域出现的几率最大。y①许多相同粒子在相同条件下实验，粒

5、子在同一时刻并不处在同一位置。不确定性关系（不确定关系）(1901~1976)德国物理学家,量子力学矩阵形式的创建人,1932年获诺贝尔物理学奖。②用单个粒子重复实验，粒子也不在同一位置出现。不确定关系的物理意义和微观本质1.物理意义：微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量x越小，动量的不确定量Px就越大，反之亦然。2.微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。不确定关系式表明：1．微观粒子的坐标测得愈准确(x0)，动量就愈不准确(px)；2．微观粒子的动量测得愈准确(px0)，坐标就愈不准

6、确(x)。但这里要注意，不确定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；更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4×103J，其中可见光部分约占45%，假设认为可见光的波长均为0.55μm，太阳向各个方向的辐射是均匀的，日地之间距离为R=1.5×1011m，估算出太阳每秒辐射出的可见光的光子数。（保留两位有效数字）4.9×1044个/秒