湖北省武汉市第三十九中学高中物理 4 概率波

湖北省武汉市第三十九中学高中物理 4 概率波

‎4 概率波 ‎ 学习目标：‎ ‎1、知道经典的粒子和经典的波基本特性 ‎2、理解概率波，渗透概率的思想 ‎3、利用概率波观点解释一些现象 课前预习 光具有波粒二象性，粒子也有波粒二象性，只是不同条件下表现出粒子性和波动性程度有差异。不过我们在所说波动性和粒子性时头脑中所呈现的只是经典的粒子和经典的波。‎ 探究一： 什么是经典的粒子和经典的波呢？‎ 科学家在分析物理现象、建立科学理论时，经常建立模型，就研究对象而言，物理学家建立了粒子模型和波动模型，利用这种模型他们解释了众多的科学问题。‎ 经典粒子举例：汽车在公路上直线运动，物体做自由落体运动，地球绕太阳公转，飞船上火星。。。。。。。等都是以粒子的方式进行处理的。‎ 经典粒子的基本特征： ‎ ‎ ‎ 经典的波举例：声波，电磁波，水波可用波长和频率周期性变化的量来描述，具有时空周期性。具有干涉、衍射、偏振等现象。‎ 经典的波： ‎ 探究二：现代物理当中经典的粒子和经典的波是如何统一起来的 在经典物理学中，虽然粒子和波是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。但进一步的分析中不难看出，经典的粒子和经典的波是相互联系，不可分割的。‎ 如：光具有波粒二象性；实物也有德布罗意波长、频率，粒子有波动性，只是粒子性更明显；分析水波、绳子抖出的波……等机械波等问题时，也认为波上的各个质点在上下振动的同时能量向外传播，即认为波中有粒子，波是粒子的振动向外传播的结果。‎ 例：杨氏双缝干涉实验 双缝干涉图样（明暗相间条纹）‎ ‎1、按照光的波动理论如何解释条纹的明暗？‎ ‎ ‎ ‎2、如果用光子学说如何解释条纹的明暗呢？‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 观察现象：‎ ‎1、a图片清晰的显示了光的 ，而随光子数的增多 越来越明显．‎ ‎2、光子落在某些条形区域内的可能性较大（对于波的干涉即为干涉加强区），说明光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来显现并进行解释．‎ 结果证实：尽管单个光子的落点不可预测，但是长时间曝光之后仍然得到了类似于干涉图样的明暗相间的条纹。表明光的波动性不是光子相互作用引起的，波动性是光子自身的固有属性。也就是说 “一个光子”也具有波动性”。‎ ‎3、单个光子通过狭缝后到底落在屏上的那一点呢？ ‎ 类比硬币正反面落地进一步对“概率”一词进行理解。虽然不能确定单个光子的落点，但光子在空间出现的概率可以通过波动的规律来确定。所以光子本身是一种概率波，可以看出这是物质波粒二象性的特有表现形式。‎ ‎4、电子和其它粒子也具有波粒二象性，它们也是概率波