概率波教学课件

第四节、概率波第一页，共18页。一、经典的粒子和经典的波两种模型：①粒子模型②波动模型例如：声音的干预、衍射现象气体的压强等等经典物理学中粒子运动的根本特征：任意时刻确实定位置和速度以及时空中确实定轨道经典波的特征：频率、波长即时空的周期性第二页，共18页。考虑1: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,为什么对于光子、电子和质子等粒子又能集它们于一身呢？二、概率波明纹处到达的光子数多，暗纹到达的光子少这是否可以认为，是光子之间的互相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？第三页，共18页。考虑2：一个光子通过狭缝后到底落在屏上的哪一点呢？1926年德国物理学家波恩指出：光子落在明处的概率大，落在暗处的概率小。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，光波是刻画光子在空间的概率分布的一种概率波第四页，共18页。三、电子干预条纹对概率波的验证与电子等微观粒子相联络的物质波也是刻画粒子在空间分布的概率波单个粒子位置不确定大量粒子确定的宏观结果如干预条纹第五页，共18页。电子双缝衍射

1)用足够强的电子束进展双缝衍射——出现了明暗相间的衍射条纹，表达电子的波动性——衍射条纹掩饰了电子的粒子性未能表达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

第六页，共18页。2)用非常弱的电子束进展双缝衍射——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

——开场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明晰衍射条纹__和强电子束在短时间形成的一样第七页，共18页。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表达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

第八页，共18页。

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搜集子弹数目第九页，共18页。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第十页，共18页。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第十一页，共18页。3)A和B狭缝同时翻开——

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翻开每颗子弹会有新的选择！第十二页，共18页。——

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第十三页，共18页。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第十四页，共18页。3〕A和B狭缝同时翻开——假如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第十五页，共18页。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〞两个狭缝都翻开！第十六页，共18页。

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

第十七页，共