17.4概率波 学案(含答案)
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1、4 4 概率波概率波( (* *) ) 学科素养与目标要求 物理观念: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 科学态度与责任: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 一、经典的粒子和经典的波 1经典的粒子 (1)含义:粒子有一定的空间大小,具有一定的质量,有的还具有电荷 (2)运动的基本特征:遵从牛顿运动定律,任意时刻有确定的位置和速度,在时空中有确定的 轨道 2经典的波 (1)含义:在空间是弥散开来的 (2)特征:具有频率和波长,即具有时空的周期性 二、概率波 1光是概率波
2、: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,因此从光子概念上看,光波是一种概率波 2物质波也是概率波:对于电子和其他微观粒子,单个粒子的位置是不确定的,但在某点附 近出现的概率的大小可以由波动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 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)经典的波在空间传播具有周期性( ) 对概率波的理解 用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加,在屏
3、上先后出现如图甲、乙、丙所示 的图象 (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? (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 (1)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 (2)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)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 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
4、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 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
5、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 答案 CD 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 理解概率波时应注意的问题 1单个粒子运动的偶然性: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
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