高中物理人教版选修3-5 自主复习学案 第十七章 第四、五节　概率波　不确定性关系 Word版含解析

第四节　概率波 第五节　不确定性关系 『判一判』 (1)经典的粒子的运动适用牛顿第二定律。(√) (2)经典的波在空间传播具有周期性。(√) (3)经典的粒子和经典的波研究对象相同。(×) (4)光子通过狭缝后落在屏上的位置是可以确定的。(×) (5)光子通过狭缝后落在屏上明纹处的概率大些。(√) (6)电子通过狭缝后运动的轨迹是确定的。(×) 『选一选』 (多选)关于不确定性关系ΔxΔp≥有以下几种理解，其中正确的是(　CD　) A．微观粒子的动能不可能确定 B．微观粒子的坐标不可能确定 C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定 D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子 解析：不确定性关系ΔxΔp≥表示确定位置、动量的精度互相制约，此长彼消，当粒子位置不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大；当粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小。故不能同时准确确定粒子的动量和坐标。不确定性关系也适用于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微。 『想一想』 在双缝干涉实验中，某光子打在光屏上的落点能预测吗？大量的光子打在光屏上的落点是否有规律？请用概率波的观点解释双缝干涉图样的形成。 答案：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，光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小，光子在空间出现的概率遵循波动规律，所以光波是一种概率波。 课内互动探究 细研深究·破疑解难·萃取精华 探究? 对概率波的理解 ┃┃思考讨论1__■ 如图所示是双缝干涉的图样，我们如何用光的波粒二象性来解释呢？ 提示：图a中表示曝光时间很短的情况，在胶片上出现的是随机分布的光点。延长胶片曝光的时间，就会出现如图b所示的图样。从图中可以看出，光子在某些条形区域出现的概率增大，这些区域是光波通过双缝后产生相干振动加强的区域；而落在其他一些条形区域的概率很小，这些区域是光波通过双缝后产生相干振动减弱的区域。曝光的时间越长，图样就越清晰(如c图所示)，这说明，可以用光子在空间各点出现的概率，来解释光的干涉图样，即认为光是一种概率波。 ┃┃归纳总结__■ 1．单个粒子运动的偶然性 我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不确定的。 2．大量粒子运动的必然性 由波动规律，我们可以准确地知道，大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言。 3．概率波体现了波粒二象性的和谐统一 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。 特别提醒 (1)在双缝干涉和单缝衍射的暗纹处也有光子到达，只是光子数“特别少”。 (2)要理解统计规律，对统计规律的认识是理解概率波的前提。 ┃┃典例剖析__■ 　典例1　(多选)(2020·吉林省实验中学高二下学期期中)在单缝衍射实验中，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(　CD　) 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 解题指导：(1)概率大小只表明事件发生的可能性，实际情况如何，则不确定。 (2)大量光子的行为易表现出光的波动性，少量光子的行为易表现出粒子性。 解析：根据光的概率波的概念，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。 ┃┃对点训练__■ 1．下列说法正确的是 ... ...