高中物理 第十七章 波粒二象性 4 概率波名师导航学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

4概率波名师导航知识梳理1.在经典物理学的观念中，粒子有一定的空间大小，有一定的___________，有的还具有___________；与经典的粒子不同，经典的波在空间中是___________，其特征是具有___________和___________，也就是具有时空的___________性.2.从光子的概念上看，光波是一种___________.疑难突破1.对概率波的理解剖析：我们都知道光和物质都具有波粒二象性，单个光子显示粒子性，而大量光子显示波动性，单个光子传播的方向是不确定的.但大量光子在空间某点附近出现的概率大小可以由波动性确定，这种概率分布导致了宏观的确定结果，同样可以用这一观点来解释物质波，也可以说大量粒子是按照波的概率分布而形成了波.概率是一个数学概念，由相关知识可以知道，对一个某事件来说，它发生的概率是一定的，换句话说概率波也是稳定的.这也是我们看到波粒二象性很稳定的原因所在.2.对电子云的正确理解剖析：描写原子或分子中电子在原子核外围各区域出现的几率的状况时，为直观起见，把电子的这种几率分布状况用图象表示时，以不同的浓淡程度代表几率的大小，这种图像所显示的结果，如电子在原子核周围形成云雾，故称“电子云”.在距原子核很远的地方，电子出现的几率几乎等于零，意味着不可能在那里发现电子；有些非常靠近核的区域，其几率也是零，也是无法发现电子的区域.问题探究问题：对弱光的双缝干涉实验的理解剖析：实验：双缝干涉时降低光电流的强度，使光子一个一个地通过狭缝.现象：（1）短时间曝光：屏或底片上形成无规则分布的点.（2）长时间曝光：屏或底片上形成干涉条纹.解释：（1）个别光子产生的效果，往往显示出粒子性，打在屏或底片上的位置是随机的，光子具有一定的能量和动量.（2）大量光子产生的效果，往往显示出波动性.光子在空间各点出现的可能性的大小（概率），可以用波动规律来描述，物理学中把光波叫概率波.光波的强弱代表出现的光子数的多少.（3）光是把粒子性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，在传播时表现为波动的性质，有一定的波长和频率，在和其他物质作用时表现出粒子的特性.探究结论：光是一种概率波.典题精讲【例题】在双缝干涉实验中，若在像屏处放上照相底片，并使光流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上出现___________；如果曝光时间足够长，底片上出现____________.思路解析：在双缝实验中，如能使光子一个一个地通过狭缝，如果曝光时间短时，底片上只出现一些无规则分布的点子，不形成干涉特有的明、暗相间的条纹，表现出光的粒子性.点子分布看似无规则，但点子在底片上各处出现的概率却遵从双缝干涉实验中波强分布的规律．若曝光时间足够长，底片上就出现如同强光短时间曝光一样的规则的干涉条纹.在干涉条纹中光波强度大的地方，也就是光子到达机会多的地方．所以，从这种意义上，可以把光的波动性看作表明光子运动规律的一种概率波．误解把光波当作宏观观念中的连续的波，以为曝光时间长短，仅有通过狭缝的能量大小的区别，总能产生干涉图样，这是不理解光的波粒二象性1现象造成的错误.答案：无规则分布的点子规则的干涉图样知识导学通过前几节的学习，可以得出如下结论：自然界中的任何物质都具有波粒二象性，即波具有粒子性，而粒子同样也具有波动性.这两种完全不同的表示形式是如何统一起来的呢？这就是本节我们将要学习的概率波所要解决的问题，在学习过程中要注意运用概率波的观点来解释波和微粒的波粒二象性.疑难导析1.概率波强度的决定因素按照德布罗波的统计意义，认为波函数体现了发现粒子的概率，这是每个粒子在他所处环境中所具有的性质.如果有大量粒子，那么在某处粒子的密度就与此处发现的一个粒子的概率成正比.把这情况同光对比，光的强弱同光子的数目成正比，而在某一处的光子数同该处发现的一个光子的概率成正比，但我们知道光的强弱是同光波的电场或磁场强度的平方成正比的，足见在某处发现一个光子的概率同光波的电场或磁场强度的平方成正比.2.电子云是一种形象化的比喻.电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为电子...