1、4 概率波(*),第十七章波粒二象性,学科素养与目标要求,1.了解经典物理学中的粒子和波的特点. 2.了解概率波的内容.,物理观念：,1.知道经典的粒子与经典的波的区别与联系. 2.体会科学理论的建立过程，体会科学发展的无限性，培养思维能力，促进科学的世界观和价值观的形成.,科学态度与责任：,自主预习,01,1.经典的粒子： (1)含义：粒子有一定的 ，具有一定的 ，有的还具有 . (2)运动的基本特征：遵从 ，任意时刻有确定的位置和 ，在时空中有确定的 . 2.经典的波： (1)含义：在空间是 的. (2)特征：具有 和 ，即具有时空的周期性.,经典的粒子和经典的波,一,电荷,质量,空间大小
2、,速度,牛顿运动定律,弥散开来,轨道,频率,波长,1.光是概率波：光子落在各点的概率是不一样的，即光子落在明纹处的概率 ，落在暗纹处的概率 .这就是说，光子在空间出现的概率可以通过 的规律确定，因此从光子概念上看，光波是一种 . 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 的，但在某点附近出现的概率的大小可以由 的规律确定.对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是 .,概率波,小,大,波动,不确定,波动,概率波,概率波,二,判断下列说法的正误. (1)光子通过狭缝后落在屏上的位置是可以确定的.() (2)光子通过狭缝后落在屏上亮条纹处的概率大些.() (
3、3)经典的波在空间传播具有周期性.(),即学即用,重点探究,02,用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象.,对概率波的理解,导学探究,答案当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性.,(1)图象甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？,(2)图象乙是曝光时间稍长的情况，当光子数较多时落在哪些区域的概率较大？可用什么规律来确定？,答案落在某些条形区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定.,(3)图象丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？,答案光的波动性.综合上面三个图象
4、可知，少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波.,1.光波是概率波 干涉、衍射中光子落在各点的概率是不一样的，即光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小.这就是说，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定.所以，从光子的概念上看，光波是一种概率波. 2.物质波也是概率波 电子和其他微观粒子，同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波.电子干涉条纹中的明纹处是电子落点概率大的地方，暗纹处是电子落点概率小的地方，概率的大小受波动规律的支配.,知识深化,3.对概率波的理解 (1)单个粒子运动具有偶然性，大量粒子运动具有必然性 (2)概率波的主体是光子、实物粒子，体现
5、了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说概率波将波动性和粒子性统一在一起.,例1(多选)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,解析由于光波是一种概率波，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选项正确.,总结提升,理解概率波时应注意的问题 1.单个粒子运动的
6、偶然性：我们能够知道粒子出现在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即单个粒子到达什么位置是随机的. 2.大量粒子运动的必然性：大量粒子的行为表现出波动性的一面，受波动规律支配. 3.频率低的光波动性明显，频率高的光粒子性明显.,针对训练(多选)对光的认识，以下说法正确的是 A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性 B.高频光是粒子，低频光是波 C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了 D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合 下，光的粒子性表现得明显,解析个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现
7、为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，故正确选项为A、D.,例21927年戴维孙和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一.如图1所示是该实验装置的简化图.下列说法不正确的是 A.亮条纹是电子到达概率大的地方 B.该实验说明物质波理论是正确的 C.该实验说明了光子具有波动性 D.该实验说明实物粒子具有波动性,解析该实验说明物质波理论是正确的，实物粒子也具有波动性，亮条纹是电子到达概率大的地方，不能说明光子具有波动性，故选C.,图1,达
8、标检测,03,1,2,3,1.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，若只有一个粒子，则可以确定它从其中的哪一个缝中穿过,解析概率波具有波粒二象性，因此，概率波不是机械波，A错； 对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波，B正确； 概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，但它们的本质不一样，C错； 在光的双缝干涉实验中，若只有一个粒子，则不能确定它从哪个缝中穿过，D错.,4,5,2.(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是
9、A.不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒也具有波粒二象性 B.运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C.波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动中是统一的 D.实物运动有特定轨道，所以实物不具有波粒二象性,解析波粒二象性是包括光子在内的一切微观粒子的共同特征.,1,2,3,4,5,3.以下说法中正确的是 A.光波是概率波，物质波不是概率波 B.实物粒子不具有波动性 C.实物粒子也具有波动性，只是不明显 D.光的波动性是光子之间相互作用引起的,解析光波和物质波都是概率波，选项A错误； 实物粒子也具有波动性，只是不明显，选项B错误，C正确；
10、光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的，选项D错误.,1,2,3,4,5,4.(多选)在做双缝干涉实验中，观察屏的某处是亮纹，则对光子到达观察屏的位置，下列说法正确的是 A.到达亮纹处的概率比到达暗纹处的概率大 B.到达暗纹处的概率比到达亮纹处的概率大 C.光子可能到达光屏的任何位置 D.以上说法均有可能,解析根据概率波的含义，光子可能到达光屏的任何位置，只是光子到达亮纹处的概率要比到达暗纹处的概率大得多，故A、C正确.,1,2,3,4,5,5.(多选)在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是 A.使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样 B.单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样 C.光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏 D.单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底 片上的情况呈现出规律性,1,2,3,4,5,