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课件网) 第十七章 波粒二象性 第4节 概率波 经典的粒子经典的波（经典物理学关于粒子和波的概念） 经典的粒子： 具有空间大小、质量、电量等，遵从牛顿第二定律，任意 时刻有确定的位置和速度，以及确定的运动轨迹。 经典的波： 某种物理量呈时空周期性的分布 ( 确定的点处具时间周期 性，确定的方向上具有空间周期性)，特征是具有频率和波长。 显然，在经典的传统观念中，一个客体要么是粒子，要么是波，非此即彼！ 为什么光子、电子和质子等微观粒子又能集这两种互不相容的属性于一身呢？ 一、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。 这是否可以认为，是光子之间的相互作用使它表现出了波动行，而不是光子本身就具有波动性呢？ ?光的强弱对应于光子的数目。 ?明纹处达到的光子数多，表示光子达到的概率大。 ? 暗纹处达到的光子数少，表示光子达到的概率小。 1926年德国物理学家波恩提出了概率波，认为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。 使光源S非常弱，以致它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。 导学探究1 用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、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？ 答案：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. 答案 (2)图象乙是曝光时间稍长情况，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？ 答案 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. 答案 (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 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。 答案 通过上述实验可知： 光的波动性不是光子之间相互作用的结果，而是光子自身固有的性质。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的条纹可以推知，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。这就是说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，所以光是一种概率波。 二、概率波 1、光波是一种概率波 ⑴光的波动性不是光子之间相互作用的结果，而是光子自身固有的性质。 ⑵光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定。 对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，那么与它们相联系的物质波是不是也是概率波呢？ 导学探究2 经典粒子双缝衍射 1、子弹可以看作是经典粒子 假想用机关枪扫射双缝 A 和 B，屏幕 C 收集子弹数目。 （1） 将狭缝 B 挡住 ——— 子弹通过 A 在屏幕 C 上有一定的分布 ——— 类似于单缝衍射的中央主极大 P1 — 子弹落在中央主极大范围的概率分布 （2）将狭缝 A 挡住 ——— 子弹通过狭缝 B 在屏幕 C 上有一定的分布 ——— 类似于单缝衍射的中央主极大 P2 — 子弹落在中央主极大范围的概率分布 （3）A 和 B 狭缝同时打开 ——— 子弹是经典粒子 原来通过 A 狭缝的子弹 ——— 还是通过 A 原来通过 B 狭缝的子弹 ——— 还是通过 B ... ...
