湖北师大一附中高二物理大小班、长短课重点班附加课件：波粒二象性概率波不确定关系.pptVIP

历史上，关于光的本性有两种学说 干涉衍射偏振现象证明了波动说 波动说无法解释光电效应 及康普顿效应 麦克斯韦理论使波动说近乎完美 重新认识光的粒子性 光同时具有波粒二象性 一.光的波粒二象性 二.粒子的波动性(德布罗意波或物质波) 运动的粒子也有波动性，应该产生衍射 波长很短，障碍物（孔隙）应该很小，一般物体不行 1927年得出了电子衍射图样 此前已经了解了晶体的结构（用伦琴射线） 后来陆续证实了其它粒子具有波动性。德布罗意提出物质波假设： v=E/h λ=h/P 得到验证 一切运动的物体都波动性 德布罗意公式 这种波称为德布罗意波或物质波 注 意 若 则 若 则 例题 电子衍射图样 电子束透过多晶铝箔的衍射 K 双缝衍射图 例1：试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。 解：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑时速度v≈7m/s ，则 由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。 例: 计算m=0.01kg，V=300m/s的子弹的德布罗意波长. 因Vc ,故有 例2：为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法中正确的是 A.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射 B.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射 C.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射 D.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射 为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的。因为可见光的波长数量级是10-7m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，因此不能精确聚焦。如果用很高的电压使电子加速，使它具有很大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的影响就小多了。因此本题应选A。 2005年天津卷20、 例3:现用电子显微镜观测线度为d 的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中n1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为 （ ） 解： λ=h/p =d/n p=nh/d eU=1/2 mv2 =p2 /2m 例4:沙尘暴是由于土地沙化引起的一种恶劣的气象现象。发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗。这是由于这种情况下 ( ) A．只有波长较短的一部分光才能到达地面 B．只有波长较长的一部分光才能到达地面 C．只有频率较大的一部分光才能到达地面 D．只有能量较大的光子才能到达地面 06年南京市模考9、 发生沙尘暴时，由于沙尘悬浮在空中，只有波长较长的一部分光通过衍射才能到达地面。答案B正确。 三.概率波 电子衍射实验 多晶 铝 箔 电子的单缝、双缝、三缝和四缝衍射实验图象 汤姆逊(1927) 约恩逊（1960） 单缝衍射 双缝衍射 三缝衍射 四缝衍射 电子数 N=7 电子数 N=100 电子数 N=3000 电子数 N=20000 电子数 N=70000 单个粒子在哪一处出现是偶然事件； 大量粒子的分布有确定的统计规律。 出现概率小 出现概率大 电子双缝干涉图样 上帝自已也不知道电子(光子)要到那个位置!!!!!! 总结: 1.粒子(或光子)到亮纹处的概率大,到暗纹处的概率小. 2.光波及物质波均是概率波. 3.个别粒子(或光子)表现出粒子性;大量的则表现出波动性. 4.光在传播过程中往往表现出波动性,与物理质作用时往往表现出粒子性. 四.不确定性关系 粒子束会发生衍射 → 粒子的位置和动量不能同时确定 在经典物理学中,牛顿定律可以解决运动物体的运动规律,即可以同时用物体的位置和速度(动量)来对物体的运动进行描述! 电子可在缝宽 范围的任意一点通过狭缝，电子坐标不确定量就是缝宽 ，电子在 x方向的动量不确定量: x 入射电子束 狭缝 照相底版 P ?Px 用量子理论精确分析可得: 不确定关系式表明： ① 微观粒子的坐标测得愈准确( ) ，动量就愈不准确( 微观粒子的动量测得愈准确( ) ) ，坐标就愈不准确 ( ) 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。 ② 为什么微观粒子的坐标和动量不能同时测准? 这本质上是微观粒子具有