（新課標(biāo)）2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 原子與原子核 3.1 波粒二象性 3.1.3-3.1.5 粒子的波動性 概率波 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5.ppt

《（新課標(biāo)）2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 原子與原子核 3.1 波粒二象性 3.1.3-3.1.5 粒子的波動性 概率波 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課標(biāo)）2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 原子與原子核 3.1 波粒二象性 3.1.3-3.1.5 粒子的波動性 概率波 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5.ppt（33頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、3.1.3粒子的波動性 3.1.4概率波 3.1.5不確定性關(guān)系,一、光的波粒二象性 1.19世紀(jì)初托馬斯楊、菲涅耳、馬呂斯等分別觀察到了光的、和偏振現(xiàn)象。 2.19世紀(jì)60年代和80年代，麥克斯韋和赫茲先后從理論上和實(shí)驗(yàn)上確認(rèn)了光的_本質(zhì)。 3.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)揭示了光的。,干涉,衍射,電磁波,粒子性,4.,波動性,衍射,粒子性,光電效應(yīng),波動性,粒子性,波粒,二象性,5.光子的能量和動量 (1)能量： 。 (2)動量：p 。 6.意義：能量和動量p是描述物質(zhì)的 性的重要物理量；波長和頻率是描述物 質(zhì)的 性的典型物理量。因此 和p 揭示了光的粒子性和波動性之間的密切關(guān)系。,h,粒子,波動

2、,h,思考判斷,(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說明光具有波動性。() (2)光子數(shù)量越大，其粒子性越明顯。() (3)光具有粒子性，但光子又不同于宏觀觀念的粒子。() 答案(1)(2)(3),二、粒子的波動性及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 1.粒子的波動性 (1)德布羅意波：每一個 的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系，這種與_相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也叫。 (2)物質(zhì)波的波長：。 (3)物質(zhì)波的頻率：。,運(yùn)動,實(shí)物粒子,物質(zhì)波,2.物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,干涉,干涉,電子束,電子,電子,波動性,思考判斷,(1)一切宏觀物體的運(yùn)動都伴隨一種波，即物質(zhì)波。() (2)湖面上的水波就是物質(zhì)波。() (3)電子的衍射現(xiàn)象證實(shí)了實(shí)物

3、粒子具有波動性。() 答案(1)(2)(3),三、經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波 1.經(jīng)典粒子 (1)含義：粒子有一定的 ，具有一定的，有的還帶有 。 (2)運(yùn)動的基本特征：遵從 ，任意時刻有確定的位置和 ，在時空中有確定的 。 2.經(jīng)典的波 (1)含義：在空間是的。 (2)特征：具有 和 ，即具有時空的 。,空間大小,質(zhì)量,電荷,牛頓運(yùn)動定律,速度,軌道,彌散開來,頻率,波長,周期性,思考判斷,(1)經(jīng)典的粒子的運(yùn)動適用牛頓第二定律。() (2)經(jīng)典的波在空間傳播具有周期性。() (3)經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波研究對象相同。() 答案(1)(2)(3),四、概率波 1.光波是一種概率波：光的波動性不是光子

4、之間的引起的，而是光子自身的性質(zhì)，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)律確定，所以，光波是一種概率波。 2.物質(zhì)波也是概率波：對于電子和其他微觀粒子，單個粒子的位置是 的，但在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率的大小可以由的規(guī)律確定。對于大量粒子，這種概率分布導(dǎo)致確定的宏觀結(jié)果，所以物質(zhì)波也是概率波。,相互作用,固有,不確定,波動,思考判斷,(1)光子通過狹縫后落在屏上的位置是可以確定的。() (2)光子通過狹縫后落在屏上明紋處的概率大些。() (3)電子通過狹縫后運(yùn)動的軌跡是確定的。() 答案(1)(2)(3),不確定性,xp,思維拓展,對微觀粒子的運(yùn)動分析能不能用“軌跡”來描述？ 答案微觀粒子的運(yùn)動遵循不

5、確定關(guān)系，也就是說，要準(zhǔn)確確定粒子的位置，動量(或速度)的不確定量就更大；反之，要準(zhǔn)確確定粒子的動量(或速度)，位置的不確定量就更大，也就是說不可能同時準(zhǔn)確地知道粒子的位置和動量。因而不可能用“軌跡”來描述粒子的運(yùn)動。,光的波粒二象性的理解,1.大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性；個別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性。 2.光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣，具有能量和動量。和其他物質(zhì)相互作用時，粒子性起主導(dǎo)作用；在光的傳播過程中，光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小(概率)，由波動性起主導(dǎo)作用，因此稱光波為概率波。 3.頻率低、波長長的光，波動性特征顯著，而頻率高、波長短的光，粒子性特征顯著。 4.光子的能量

6、與其對應(yīng)的頻率成正比，而頻率是描述波動性特征的物理量，因此h揭示了光的粒子性和波動性之間的密切聯(lián)系。,要點(diǎn)歸納,例1 下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是(),A.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 C.光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著 D.大量光子的行為往往顯示出粒子性 審題指導(dǎo)(1)在宏觀現(xiàn)象中，波與粒子是對立的概念，而在微觀世界中，波與粒子可以統(tǒng)一。 (2)光具有波粒二象性是指光在傳播過程中和其他物質(zhì)作用時分別表現(xiàn)出波和粒子的特性。,精典示例,解析一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動性，有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出

7、粒子性，所以，不能說有的光是波，有的光是粒子。雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，所以，不能說光子與電子是同樣的一種粒子。光的波粒二象性的理論和實(shí)驗(yàn)表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性。光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，其光子能量越大，個別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯誤。 答案C,針對訓(xùn)練1 (多選)人類對光的本性的認(rèn)識經(jīng)歷了曲折的過程。下列關(guān)于光的本性的陳述符

8、合科學(xué)規(guī)律或歷史事實(shí)的是(),A.牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的 B.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)顯示了光具有波動性 C.麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波 D.光具有波粒二象性,解析牛頓的“微粒說”認(rèn)為光是一種物質(zhì)微粒，愛因斯坦的“光子說”認(rèn)為光是一份一份不連續(xù)的能量，顯然選項(xiàng)A錯誤；干涉、衍射是波的特性，光能發(fā)生干涉說明光具有波動性，選項(xiàng)B正確；麥克斯韋根據(jù)光的傳播不需要介質(zhì)以及電磁波在真空中的傳播速度與光速近似相等，從而認(rèn)為光是一種電磁波，后來赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光的電磁說，選項(xiàng)C正確；光具有波動性與粒子性，稱為光的波粒二象性，選項(xiàng)D正確。 答案BCD,對物質(zhì)波的理解,1.任何物體，小到

9、電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都存在波動性，我們之所以觀察不到宏觀物體的波動性，是因?yàn)楹暧^物體對應(yīng)的波長太小。 2.物質(zhì)波是一種概率波，粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配，不能以宏觀觀點(diǎn)中的波來理解德布羅意波。 3.德布羅意假說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，又都具有波動性，與光子對應(yīng)的波是電磁波，與實(shí)物粒子對應(yīng)的波是物質(zhì)波。,要點(diǎn)歸納,精典示例,答案AC,1.單個粒子運(yùn)動的偶然性：我們可以知道粒子落在某點(diǎn)的概率，但不能預(yù)言粒子落在什么位置，即粒子到達(dá)什么位置是隨機(jī)的，是預(yù)先不能確定的。 2.大量粒子運(yùn)動的必然性：由波動規(guī)律我們可以準(zhǔn)確地知

10、道大量粒子運(yùn)動時的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此我們可以對宏觀現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)言。 3.概率波體現(xiàn)了波粒二象性的和諧統(tǒng)一：概率波的主體是光子、實(shí)物粒子，體現(xiàn)了粒子性的一面；同時粒子在某一位置出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配，體現(xiàn)了波動性的一面，所以說概率波將波動性和粒子性統(tǒng)一在一起。,對概率波的理解,要點(diǎn)歸納,例3 關(guān)于電子的運(yùn)動規(guī)律，以下說法正確的是(),A.電子如果不表現(xiàn)波動性，則無法用軌跡來描述它們的運(yùn)動，其規(guī)律遵循牛頓定律 B.電子如果不表現(xiàn)波動性，則可以用軌跡來描述它們的運(yùn)動，其規(guī)律遵循波動規(guī)律 C.電子如果表現(xiàn)波動性，則無法用軌跡來描述它們的運(yùn)動，空間分布的概率遵循波動規(guī)律 D.電子如果表現(xiàn)波動性，則可以用軌跡

11、來描述它們的運(yùn)動，其規(guī)律遵循牛頓定律 審題指導(dǎo)(1)電子無論是表現(xiàn)出波動性還是表現(xiàn)出粒子性，都與經(jīng)典的波和經(jīng)典的粒子不同，沒有確定的軌跡，不遵循牛頓運(yùn)動定律。 (2)只能確定電子在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率，且概率的空間分布情況遵循波動規(guī)律。,精典示例,解析電子的運(yùn)動屬于概率波，少量電子表現(xiàn)出粒子性，不遵循牛頓運(yùn)動定律，無法用軌跡描述其運(yùn)動，選項(xiàng)A、B錯誤；大量電子表現(xiàn)出波動性，無法用軌跡描述其運(yùn)動，可確定電子在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率，且概率波遵循波動規(guī)律，選項(xiàng)C正確，D錯誤。 答案C,針對訓(xùn)練3 (多選)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光強(qiáng)的95%以上，假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子能通過單縫，

12、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)光波是概率波的概念，對于一個光子通過單縫落在何處，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)然也可落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過，落在暗紋處的概率很小，故只有選項(xiàng)C、D正確。 答案CD,1.單縫衍射現(xiàn)象中，粒子在擋板左側(cè)的位置是完全不確定的，即通過擋板前粒子的位置具有不確定性。 2.單縫衍射現(xiàn)象中，粒子通過狹縫后，在垂直原來運(yùn)動方向的動量是不確定的，即通過擋板后粒子的動量具有不確定性。,對不確定性關(guān)系的理解,要點(diǎn)歸納,4.不確定性關(guān)系告訴我們，如果

13、要更準(zhǔn)確地確定粒子的位置(即x更小)，那么動量的測量一定會更不準(zhǔn)確(即p更大)，也就是說，不可能同時準(zhǔn)確地知道粒子的位置和動量，也不可能用“軌跡”來描述粒子的運(yùn)動。,A.微觀粒子的動量不可能確定 B.微觀粒子的坐標(biāo)不可能確定 C.微觀粒子的動量和坐標(biāo)不可能同時確定 D.不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子，也適用于其他宏觀粒子,精典示例,答案CD,A.采取辦法提高測量x精度時，p的精度下降 B.采取辦法提高測量x精度時，p的精度上升 C.x與p測量精度與測量儀器及測量方法是否完備有關(guān) D.x與p測量精度與測量儀器及測量方法是否完備無關(guān) 解析不確定性關(guān)系表明，無論采用什么方法試圖確定位置坐標(biāo)和相應(yīng)動量中的一個，必然引起另一個較大的不確定性，這樣的結(jié)果與測量儀器及測量方法是否完備無關(guān)，無論怎樣改善測量儀器和測量方法，都不可能逾越不確定性關(guān)系所給出的限度。故選項(xiàng)A、D正確。 答案AD,