17._4.5概率波与不确定关系(18张PPT).ppt

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 粒子出现的概率高 粒子出现的概率低 通过上述实验可知： 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。 物质波也具有波粒二象性，同样物质波也是概率波。 现象：1.单个粒子的位置是不确定的，但在某点附近出现的概率的大小可以由波动规律确定。 2.大量粒子，概率的分布导致确定的宏观结果。粒子数越多，规则的条纹越来越明显。 四、概率波 波动性是光子间相互作用的结果吗？ 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 ⑴不能确定某时刻某个光子落在哪个位置 ⑵光子落在某一位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。 对实物粒子的波粒二象性的理解 1.与实物粒子相联系的物质波也是概率波，即单个粒子的位置是不确定的，但粒子在某点附近的概率的大小可以由波动的规律确定。 2.对大量粒子来说，概率大的位置达到的粒子数多，概率小的位置达到的粒子数少。 五、不确定性关系 经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。 微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。 电子衍射中的不确定性 一束电子以速度 v 沿 oy 轴射向狭缝。 电子在中央主极大区域出现的几率最大。 y b 光强 △x表示粒子位置的不确定量，△p表示沿x轴的动量不确定量。 △x越小，明纹宽度越大，θ角越大，p的不确定量越大。衍射越明显。反之，p的不确定量越小。 不确定性关系 1.能否同时精确测出微粒的位置和动量？ 微观粒子的位置和动量不能同时确定，若位置的不确定量减小了，动量的不确定量就会增大；若粒子有确定的动量，其位置就完全不确定。 2.不确定性关系 若用△x表示位置的不确定量，用△p表示粒子在x方向上的动量的不确定量，则: 不确定性关系的物理意义和微观本质 1. 物理意义： 微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量? x越小，动量的不确定量?Px就越大，反之亦然。 2. 微观本质： 是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。 不确定关系式表明： １．微观粒子的坐标测得愈准确(? x?0) ，动量就愈不准确(?p ??) ； 微观粒子的动量测得愈准确(?p ?0) ，坐标就愈不准确(? x??) 。 但这里要注意，不确定关系 不是说微观粒子的坐标测不准； 也不是说微观粒子的动量测不准； 更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准； 而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。 这是因为微观粒子的坐标和动量本来就不同时具有确定量。 这本质上是微观粒子具有波粒二象性的必然反映。 由上讨论可知，不确定关系是自然界的一条客观规律,不是测量技术和主观能力的问题。 ３．不确定关系提供了一个判据： 当不确定关系施加的限制可以忽略时，则可以用经典理论来研究粒子的运动。 当不确定关系施加的限制不可以忽略时，那只能用量子力学理论来处理问题。 ２．为什么微观粒子的坐标和动量不能同时测准? 小结： 2.概率波 1.实物粒子的波动性 3.不确定性关系 24_05_概率波与概率幅 —— 量子物理基础 17.4 概率波 17.5 不确定关系 第十七章 波粒二象性 一、光的波粒二象性 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 二、经典的粒子和经典的波 1：经典的粒子的基本特征 ⑴粒子有一定的空间大小、一定的质量和电荷量 ⑵ 粒子的运动遵从牛顿第二定律 ⑶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 ⑴在空间具有弥散性 ⑵ 具有一定的频率、波长具有时空的周期性 在经典物理学中，波和粒子是两个不同的研究对象， 具有非常不同的表现，互不相容，遵从不同的规律 光(波)具有粒子性 1.德布罗意假设 ? 那么实物粒子也应具有波动性。 实物粒子具有波动性吗? L.V. de Broglie （法，1892?1986） 从自然界的对称性