高中物理新课标版人教版选修3-5课件：17《概率波》

高中物理新课标版人教版选修3-5课件：17《概率波》

17.4《概率波》 教学目标 § （一）知识与技能 § 1．了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到 的问题． § 2．了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到 的问题． § 3．了解事物的连续性与分立性是相对的，了解光既有波 动性，又有粒子性． § 4．了解光是一种概率波． § （二）过程与方法 § 1．领悟什么是概率波 § 2．了解物理学中物理模型的特点初步掌握科学抽象这种 研究方法 § 3．通过数形结合的学习，认识数学工具在物理科学中的 作用 § （三）情感、态度与价值观 § 理解人类对光的本性的认识和研究经历了一个十 分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过 程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学 说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说．人 类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐 渐认识光的本性的． § 【重点难点】 § 1、重点：人类对光的本性的认识的发展过程． § 2、难点：对量子化、波粒二象性、概率波等概念 的理解  电子双缝衍射 1) 用足够强的电子束进行双缝衍射  —— 出现了明暗相间的衍射条纹，体现电子的波动性 —— 衍射条纹掩饰了电子的粒子性 未能体现电子在空间分布的概率性质 —— 得到的结果与光的双缝衍射结果一样 2) 用非常弱的电子束进行双缝衍射 —— 单个电子的运动方向是完全不确定的__具有概率分布 一定条件下，电子运动方向的概率具有确定的规律 —— 开始电子打在屏幕上的位置是任意的 随着时间推移，电子具有稳定的分布 出现清晰衍射条纹__和强电子束在短时间形成的一样  物质波不是经典波 —— 经典的波是介质中质元共同振动的形成的 双缝衍射中体现为无论电子强度多么弱 屏幕上出现的是强弱连续分布的衍射条纹 —— 实际上在电子强度弱的情形中 电子在屏幕上的分布是随机的，完全不确定的  微观粒子不是经典粒子 —— 经典粒子双缝衍射 —— 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 1 2P P P  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 屏幕C上子弹的概率分布 不因两个狭缝同时打开 每颗子弹会有新的选择！ —— 电子双缝衍射 —— 电子枪发射出的电子，在屏幕P上观察电子数目 1) 将狭缝B挡住 —— 电子通过狭缝A 在屏幕C有一定分布 —— 类似于单缝衍射 的中央主极大 10/17 2) 将狭缝A挡住 —— 电子通过狭缝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 3）A和B狭缝同时打开 —— 如果电子是经典粒子 原来通过A狭缝的电子 —— 还是通过A 原来通过B狭缝的电子 —— 还是通过B 屏幕上电子的概率分布 1 2P P P  1 2P P P  屏幕C —— 实际观察到类似光的双缝衍射条纹 屏幕C上电子的概率分布 —— 只开一个狭缝和同时开两个狭缝 电子运动的方向具有随机性 —— A和B狭缝同时开时 电子似乎“知道” 两个狭缝都打开！ 双缝和屏幕之间 —— 到底发生了什么？ 屏幕上电子的分布 —— 有了新的概率分布 电子 —— 不是经典粒子 光子在某处出现的概率由光在该处的强度决定 I 大 光子出现概率大 I小 光子出现概率小 统一于概率波理论 单 缝 衍 射 光子在某处出现的概率和该处光振幅的平 方成正比