高二物理选修35第十七章：17.4概率波（精编版）

1、高二物理选修 35第十七章：17.4 概率波第 3 页第 4 页渐认识光的本性的【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【授课内容】一、经典的粒子和经典的波在经典物理学的观念中， ，人们形成了一种观念，物质要么具有粒子性，要么具有波动性，非此即彼。任意时刻的确定位置和速度以及空中的确定轨道，是经典物理学粒子运动的基本特征。与经典的粒子不同， 经典的波在空间中是弥散开来的， 其特征是具有频率和波长， 也就是具有时空的周期性。显而易见， 在经典物理学中， 波和粒子是两种不同的研究对象， 具有非常不同的表现。 那么，为什么光和微观粒子既表

2、现有波动性又表现有粒子性的双重属性呢？学生跟随老师的讲述对于原来所学的相关知识进行自主的回顾和归纳整理。点评：对于已经学习过的知识可以穿插在平第 5 页常的教学过程中时常进行温习反思和类比迁移，多次反复一定可以帮助学生更好的掌握和利用知识。问题：在微观世界中，如何把波的图象与粒子的图象统一起来呢？学生思考、 讨论后给出一些答复， 就各种答案加以分析提炼总结。点评：给学生一定的自主学习的时间和空间效果比被动的接受知识要好， 能够更加有效的培养他们的学习主动性和能动性。二、概率波1、德布罗意波的统计解释1926 年 ， 德 国 物 理 学 玻 恩（ born，1882-1972） 提出了概率波，

3、认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性， 但是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。展示演示文稿资料： 玻恩点评：应用物理学家的历史资料， 不仅有真实感，增强了说服力， 同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。第 6 页、概率波对光的双缝衍射现象的解释：光是一种粒子，它和物质的作用是“ 一份一份” 地进行的 .用很弱的光做双缝干涉实验.从光子打在胶片上的位置，我们发现了规律性. 实验结果表明， 如果曝光时间不太长， 底片上只出现一些无规则分布的点子，那些点子是光子打在底片上形成的，如果曝光时间足够长，我们无法把它们区分开，因此看起来

4、是连续的.单个光子通过双缝后的落点无法预测,但是研究很多光子打在胶片上的位置,我们发现了规律性 :光子落在某些条形区域内的可能性较大.这些条形区域正是某种波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域 .这个现象表明，光子在空间各点出现的可能性的大小 （概率）， 正是由于这个原因，1926 年德国的物理学家波恩指出：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可知，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波动的规律确定，所以，从光子的概念上看，光波是一种概率波。物理学中把光波叫做概率波. 概率表征某第 7 页一事物出

5、现的可能性 . 经过长期的探索， 人们对光的认识越来越深入了 .光既是一种波 ,又是一种粒子 ,光既表现出波动性又表现出粒子性.而在我们的经验中找不到既是波 ,又是粒子的东西 .这是因为我们的经验局限于宏观物体的运动,微观世界的某些属性与宏观世界不同，我们从来没有过类似的经历.随着人类的认识范围不断扩展， 不可能直接感知的事物出现在我们面前.在这种情况下我们就要设想一种模型， 尽管以日常经验来衡量， 这个模型的行为十分古怪，但是只要能与实验结果一致，它就能够在一定范围内正确代表所研究的对象. 、光的波动性与粒子性是不同条件下的表现：讲述：大量光子行为显示波动性； 个别光子行为显示粒子性；光的波

6、长越长， 波动性越强； 光的波长越短，粒子性越强、概率波对物质波的双缝衍射现象的解释对于电子和其他微观粒子， 由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波。也就是说，单个粒子位置是不确定的。对于第 8 页大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果。总之，按光子的模型， 用统计观点看待单个粒子与粒子总体的联系， 并将波的观点与粒子观点结合起来了， 但这里的波是特殊意义的波，因而被称为“概率波”这种对物质波衍射与实物粒子的波粒二象性的理解， 称作统计解释或概率解释点评：存疑求解， 人类社会的不断发展和科学技术的日益进步都是在这样的情景下取得。三、课堂小结教师活动：光既具有波动性，又具有粒子性。既不可把光看成宏观观念中的波，也不可把光看成宏观观念中的粒子。学生在老师