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1、3 粒子的波動(dòng)性4概率波5 不確定性關(guān)系知識(shí)點(diǎn) 1 光的波粒二象性1光既具有_，又具有_波動(dòng)性粒子性2光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣，具有能量和動(dòng)量光子率是描述物質(zhì)的波動(dòng)性的典型物理量，左邊的和 p 描述光的粒子性，普朗克常量 h 架起了粒子性與波動(dòng)性之間的橋梁3光的干涉、衍射、偏振說(shuō)明光是一種_，光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)說(shuō)明光是一種粒子波動(dòng)性與粒子性是光子的兩種性質(zhì)，光子是波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一體知識(shí)點(diǎn) 2 概率波1經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波(1)物理學(xué)經(jīng)典的粒子運(yùn)動(dòng)的基本特征是任意時(shí)刻具有確定位置和速度，以及在時(shí)空中具有確定軌道，遵從牛頓第二定律具有一定的頻率和波長(zhǎng)(2)經(jīng)典的波的基本特征是_，也就是
2、說(shuō)具有_時(shí)空的周期性波2概率波在光的雙縫干涉圖象中，不能肯定某個(gè)光子落在哪一點(diǎn)，即光子落在各點(diǎn)的概率是不一樣的但光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率小光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò)波動(dòng)的規(guī)律確定從光子的概念上看，光波是一種概率波與微觀粒子相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波是概率波，單個(gè)粒子的位置是不確定的，但在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率大小可以由波動(dòng)的規(guī)律確定知識(shí)點(diǎn) 3 不確定性關(guān)系1在經(jīng)典力學(xué)中，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位置和動(dòng)量是可以同時(shí)測(cè)定的，在量子力學(xué)中，要同時(shí)測(cè)出微觀粒子的位置和動(dòng)量是不太可能的微觀粒子的坐標(biāo)測(cè)得越準(zhǔn)確，動(dòng)量就越不準(zhǔn)確；微觀粒子的動(dòng)量測(cè)得越準(zhǔn)確，坐標(biāo)就越不準(zhǔn)確2用x 表示粒子位置的不確定量， 用p 表示在
3、x 方向關(guān)系3由不確定性關(guān)系可知道，微觀粒子的位置和動(dòng)量不能同時(shí)被確定，也就決定了不能用軌道觀點(diǎn)來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn) 4 物質(zhì)波1物質(zhì)波的提出(1)1924 年，法國(guó)巴黎大學(xué)的德布羅意，在論文中把光的波粒二象性推廣到了實(shí)物粒子，用類比的方法，從理論上_物質(zhì)波的存在預(yù)言了2物質(zhì)波的意義波粒二象性是微觀粒子的特殊規(guī)律，一切微觀粒子都存在波動(dòng)性，宏觀的物體也存在波動(dòng)性，但波長(zhǎng)太小，無(wú)法觀測(cè)3對(duì)物質(zhì)波的理解(1)任何物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)都存在波動(dòng)性，我們之所以觀察不到宏觀物體的波動(dòng)性，是因?yàn)楹暧^物體對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)太小的緣故(2)德布羅意波是一種概率波，粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支
4、配，不要以宏觀觀點(diǎn)中的波來(lái)理解德布羅意波(3)德布羅意假說(shuō)是光子的波粒二象性的一種推廣，使之包括了所有的物質(zhì)粒子，即光子與實(shí)物粒子都具有粒子性，又都具有波動(dòng)性，與光子對(duì)應(yīng)的波是電磁波，與實(shí)物粒子對(duì)應(yīng)的波是物質(zhì)波【例題】一顆質(zhì)量為 5.0 kg 的炮彈，問(wèn)：(1)以 200 m/s 的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的德布羅意波長(zhǎng)多大？(2)假設(shè)它以光速運(yùn)動(dòng)，它的德布羅意波長(zhǎng)多大？(3)若要使它的德布羅意波長(zhǎng)與波長(zhǎng)是 400 nm 的紫光波長(zhǎng)相等，則它必須以多大的速度運(yùn)動(dòng)？答案：見(jiàn)解析量 m1.6710kg，普朗克常量 h6.63101在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中
5、原子間距相近已知中子質(zhì)2734Js，可以估算德布羅意波長(zhǎng)1.8210 m 的熱中子動(dòng)能的數(shù)量級(jí)為( ) C 10題型 1波粒二象性以及物質(zhì)波的認(rèn)識(shí)【例題】下列說(shuō)法正確的是()A物質(zhì)波屬于機(jī)械波B只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動(dòng)性C德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)都具有一種波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫做物質(zhì)波D宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)不具有波動(dòng)性解析：物質(zhì)波是一切運(yùn)動(dòng)著的物體所具有的波，與機(jī)械波性質(zhì)不同，宏觀物體也具有波動(dòng)性，只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯，只有 C 選項(xiàng)正確答案：C【規(guī)律總結(jié)】在宏觀現(xiàn)象中，波與粒子是對(duì)立的概
6、念，而在微觀世界中，波與粒子可以統(tǒng)一.光既不是宏觀觀念的波，也不是宏觀觀念的粒子，光具有波粒二象性是指波在傳播過(guò)程中和物質(zhì)作用時(shí)表現(xiàn)出波和粒子的特性.由德布羅意波的定義可以知道，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體都有一種波與它對(duì)應(yīng).1對(duì)于光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是()A在一束傳播的光束中，有的光是波，有的光是粒子B光子與電子是同樣的一種粒子，光波與機(jī)械波是同樣的一種波C光的波動(dòng)性是由于光子間的相互作用而形成的D光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說(shuō)并未否定電磁說(shuō)，在光子的能量 Eh中，頻率仍表示的是波的特征解析：光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性當(dāng)光和物質(zhì)作用時(shí)，是“一份一份”的，表現(xiàn)出粒子性
7、；單個(gè)光子通過(guò)雙縫后的落點(diǎn)無(wú)法預(yù)測(cè)，但大量光子通過(guò)雙縫后在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性可以用波動(dòng)規(guī)律描述，表現(xiàn)出波動(dòng)性粒子性和波動(dòng)性是光本身的一種屬性，光子說(shuō)并未否定電磁說(shuō)答案：D題型 2概率波【例題】(雙選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的 95%以上假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子能通過(guò)單縫，那么該光子()A一定落在中央亮紋處B一定落在亮紋處C可能落在暗紋處D落在中央亮紋處的可能性最大解析：根據(jù)光的概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過(guò)單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達(dá) 95%以上當(dāng)然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，只不過(guò)落在暗紋處的概率很小而已，故只有 C
8、、D 正確答案：CD【規(guī)律總結(jié)】個(gè)別光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為波動(dòng)性，在干涉條紋中，顯現(xiàn)明條紋的地方，也就是光子到達(dá)機(jī)會(huì)多的地方，即光子出現(xiàn)概率大的地方；顯現(xiàn)暗條紋的地方，也就是光子到達(dá)機(jī)會(huì)少的地方，即光子出現(xiàn)機(jī)會(huì)少的地方2物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：在光屏處放上照相用的底片若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光的時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)；如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋，對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有下列認(rèn)識(shí)，其中正確的是()A曝光時(shí)間不太長(zhǎng)時(shí)，底片只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)，表現(xiàn)出光的波動(dòng)性B單個(gè)光子通過(guò)雙縫后的落點(diǎn)可以預(yù)測(cè)C只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性D干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會(huì)較多的地方解析：少數(shù)光子落點(diǎn)不確定，到達(dá)某點(diǎn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配，體現(xiàn)了粒子性大量光子的行為符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，受波動(dòng)規(guī)律支配，體現(xiàn)了波動(dòng)性，故只有 D 正確答案：D
高中物理 第十七章 3 4 5 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修35
