1、4 概 率 波,第十七章 波粒二象性,光具有波动性，又有粒子性，即波粒二象性。,光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射、偏振现象。,光在与物质发生作用时表现出粒子性，如光电效应，康普顿效应。,光子能量和动量为,阅读课本P40经典的粒子和经典的波,一、经典的粒子和经典的波,1：经典的粒子的基本特征,粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量. 粒子的运动遵从牛顿第二定律. 粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道.,2：经典的波的基本特征,在空间具有弥散性. 具有一定的频率、波长具有时空的周期性.,德布罗意波的统计解释 1926年德国物理学家波恩提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的
2、偶然性，但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。,光的强弱对应于光子的数目，明纹处达到的光子数多，明纹表示光子达到的概率大。暗纹反之。,阅读课本P40-41光是一种概率波,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1甲、乙、丙所示的图象.,图1,(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？,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.,答案,二、概率波,(2)图象乙是曝光时间稍长情况，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
3、波动规律来确定.,答案,(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.,答案,虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但在屏上各处明暗不同可以推知，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，落在暗处的概率小。则光子在空间出现的概率可以通过衍射、干涉的明暗条纹这样的波动规律确定。 -光是一种概率波。,二、概率波,波动性是光子间相互作用结果吗？,波动性不是光子间相互作用引起的，而是光子自身固有的性质,光是一种概率波 不能确定某时刻某个光子落在哪个位置 光子落在某一位
4、置附近的概率可以确定，且光子在空间出现的概率可通过波动的规律确定。,光子在某位置出现的概率大，对大量光子来说达到该位置的光子数多，该位置出现明条纹。 反之出现暗条纹。,二、概率波 1、光波是概率波 光的波动性不是光子之间相互作用的结果 而是光子自身固有的性质，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，从光子的概率上看，光波 是一种概率波。,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。,阅读课本P40-41光是一种概率波,7个电子,100个电子,3000,20000,一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：,70000,体现了粒子性,体现了波动性,2、物质波也是概率波 对于电子和其他微观粒子，同样具有波粒二 象性。单个粒子的位置是不确定，但在某点 出现的概率的大小可以由波动的规律确定， 而且对于大量粒子，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。 说明：德布罗意波也是概率波，双缝干涉 图样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，但概率 的大小受波动规律的支配。,