1、17.4概率概率波波 波和粒子是两种不同的研究对象,具有非常不同的表现,那么,为什么对于光子、电子和质子等粒子又能集它们于一身呢？一、经典的粒子和经典的波一、经典的粒子和经典的波 这一切使人们形成了一种魂念，物质要么具有粒子性，要么具有波动性，非此即彼!粒子模型波动模型分子动理论解释了气体的压强解释了声音的干涉和射光的波粒二象性打开了潘多拉盒子。经典物理学的观念经典物理学的观念1、经典的粒子的基本特征：粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道。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2、经典的波的基本特征：具有一定的频率、波长具有时空的周期性在空间具有弥散性 显而易
2、见，在经典物理学中，波和粒子是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。那么、对于光和电子，质子等粒子，这两种互不相容的属性又是怎样“集于一身”的?二、概率波二、概率波 为了了解光波和物质波是什么样的波，还是从波的波粒二象性入手。观察下图的光的双缝干涉实验。明暗相间的条纹条纹的明暗表示到达屏上的光的強度不同。粒子模型认为：波动模型认为：明纹处到达的光子数多，暗纹处到达的光子数少。推测：是光子之间的相互作用使它表现出了波动性，而不是光子本身就具有波动性?让光子一个一个发射，排除相互作用的干扰。光源光源狭缝狭缝感光胶片感光胶片长时间明暗条纹短时间任意位置 可见，光的波动性不是光子之间的相互作用引起的
3、，而是光子自身固有的性质。对此，1926年德国物理学家玻恩指出:虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但由屏上各处明暗不同这个事实可以推知，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，落在暗纹处的概率小。现在的问题是，一个光子通过狭缝后到底落在屏上的哪点呢?从光子的概念上看，光波是一种概率波。从光子的概念上看，光波是一种概率波。也就是说：个别微观粒子在何处出现有一定的偶也就是说：个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从然性，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。一定的统计规律。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
4、们相联系的德布罗意波也是概率波。也就是说，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，例如行射条纹的分布等。7 7个电子个电子100100个电子个电子300030002000020000一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：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粒子性体现了波动性体现了波动性粒子出现粒子出现的概率高的概率高粒子出现的概率低粒子出现的概率低问题与练习解答：问题与练习解答：1、有人说光的波动性是光子之间相互作用的结果，你认为对吗?可以通过怎样的实验说明你的观点?解：解：不对。在双缝
5、干涉实验中可以使光源S非常弱，以至于在前一个光子到达屏幕之后才发射第二个光子，这样就排除了光子之间相互作用的可能性。实验结果表明，尽管单个光子的落点不可预知，但是长时间曝光之后仍得到干涉条纹.可见，光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而是光子的固有属性。2、在光的双缝千涉实验中，某光子打在光屏上的落点能测吗?大量的光子打在光屏上的落点是否有規律?请用概波的观点释双缝干涉图样的形成解：解：在光的双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上的落点根本不能预测，但大量光子打在光屏上将形成明暗相间的干涉条纹，这说明光子落在各点的概率是不一样的，光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小.光子在空间出现的概率
6、遵循波动规律，所以光波是一种概率波。3、我们能感知现象，是因为找们接收到了一定能量的光。一个频率是106Hz的无线电波的光子的能量是多大?一个频率为61014Hz的绿色先子1018Hz的Y尤子的能量各是多大?请结合以上光子能量的大小，从概率波的角度说明:为什么低电波的波动性显著而高频电碳波的粒子性显著。解：解：低频电磁波的光子能量小，波长长，容易观察到干涉和衍射现象，波动性显著，在衍射的亮纹处表示到达的光子数多，概率大，而在暗纹处表示到达的光子数少，概率小。相比之下，高频电磁波光子能量大，波长极短，很难找到其发生明显衍射的狭缝或障碍物，因而波动性不容易观察到，粒子性显著。课堂小结一、经典的粒子和经典的波1、经典的粒子的基本特征：粒子有确定的位置、速度以及时空中确定的轨道。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2、经典的波的基本特征：具有一定的频率、波长具有时空的周期性在空间具有弥散性二、概率波1、从光子的概念上看，光波是一种概率波。2、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德布罗意波也是概率波。：个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，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。
