高中物理 第十七章 第四、五节 概率波和不确定关系学案 新人教版选修3-5 3页

第十七章 波粒二象性 ‎ 概率波和不确定关系 ‎【学习目标】‎ ‎1．了解概率波的概念，体会微观粒子波粒二象性模型的建立过程。‎ ‎2．初步了解不确定关系的内容，了解模型在物理学发展中的重要作用及其局限性。‎ ‎【重点难点】‎ ‎1．通过光的干涉、衍射现象的认识理解光波以及物质波是一种概率波。‎ ‎2．概率波的本质含义。‎ ‎【课前预习】‎ ‎1．概率波 ‎（1）经典物理学中粒子运动的基本特征：任意时刻有确定的________和________以及有确定的________。‎ ‎（2）经典的波的特征：具有________和________，也就是具有时空的________。‎ ‎（3）从概率波的角度看，在双缝干涉实验中，单个光子通过双缝到屏上的落点无法预测，体现了单个光子运动的不确定性，而大量光子通过狭缝后呈现出干涉条纹，体现出大量光子的运动受波动规律的支配，亮纹处表示光子在这些区域出现的概率大，暗纹处表示光子在这些区域出现的概率小，因此光波是一种概率波。‎ ‎2．不确定关系 ‎（1）微观粒子不可能同时具有________的位置和动量。粒子位置的不确定量越________，动量的不确定量就越大，反之亦然。‎ ‎（2）不确定关系式表明：微观粒子的坐标和动量不能同时测准，它本质上是微观粒子具有波粒二象性的必然反映。‎ ‎【预习检测】‎ ‎1．关于物质波，下列认识错误的是（ ）‎ A．任何运动的物体都伴随着一种波，这种波叫物质波 B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 D．运动的质子尽管具有波动性，但它不能产生干涉、衍射现象 ‎2．光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定关系的观点加以解释，正确的是（ ）‎ A．单缝宽，光沿直线传播，这是因为单缝宽，位置不确定量大，动量不确定量小，可以忽略 B．当能发生明显衍射现象时，动量不确定量就不能忽略 C．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量小，动量不确定量大的缘故 D．以上解释都是不对的 ‎3．经150V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则（ ）‎ A．所有电子的运动轨迹均相同 B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同 C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定 D．电子到达屏上的位置受波运动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置 参 考 答 案 ‎【课前预习】‎ ‎1.（1）位置，速度，轨道， （2）频率，波长，周期性 ‎2．（1）确定，小 ‎【预习检测】‎ ‎1．D， 2．ABC， 3．D ‎▲堂中互动▲‎ ‎【典题探究】‎ ‎【例题1】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，可达到95%以上。当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过落在暗纹处的概率很小，故C、D正确。‎ ‎［答案］C、D ‎【例题2】一颗质量为10g的子弹，具有200m/s的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.01%，则该子弹位置的不确定范围为多大？‎ ‎〖解析〗对子弹，利用不确定关系式：，得：‎ 代入数据得 ‎