高中物理选修--概率波

Werner Karl Heisenberg（1901年-1976年）， 德国物理学家，量子力学的主要创始人， 1932年获诺贝尔物理学奖。
法国数学家拉普拉斯在19世纪初论断，宇宙是完全被 决定的。
“只要我们完全知道宇宙在某一时刻的状态，我们便 能依此预言宇宙中将会发生的任一事件。例如，假定我们 知道某一个时刻的太阳和行星的位置和速度，则可用牛顿 定律计算出在任何其他时刻的太阳系的状态。”
【例题4】在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有
96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处是
()
A．亮纹
A
B．暗纹
C．既有可能是亮纹也有可能是暗纹
D．以上各种情况均有可能
【例题5】下列关于物质波的说法中正确的是
()
BD
A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物
粒子与光子是本质相同的物体
波动性是光子本身的一种属性！
光子通过狭缝后到底落在屏上的哪一点呢？
1926年德国物理学家玻恩指出：某一个光子 的路径和落点是无法确定的。但可以知道，光子 落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小。
Max Born （1882-1970） 德国理论物理学家，量子 力学奠基人之一，1954年 获诺贝尔物理学奖。
B．物质波和光波都是概率波
C．粒子的动量越大，其波动性越易观察
D．粒子的动量越小，其波动性越易观察
不确定关系
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4
不确定性原理（Uncertainty principle），又称 “测不准原理”、“不确定关系”，是量子力学的 一个基本原理，由德国物理学家海森堡（Werner Heisenberg）于1927年提出。
现在，全变了。
子通过单缝，那么该光子
A．一定落在中央亮纹处 B．一定落在亮纹处
CD
C．可能落在暗纹处
D．落在中央亮纹处的可能性最大
【例题3】下列说法正确的是
A．概率波就是机械波
B．物质波是一种概率波
B
C．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和
衍射现象
D．在光的双缝干涉实验中，若只有一个光子，则能确
定这个光子落在哪个点上
概率波
关于波粒二象性 是光子之间的相互作用使它表现出了波动性？ 还是光子本身就具有波动性呢？
明纹处到达的光子数多， 暗纹处到达的光子数少。
减弱光源
当第一个光子到达屏幕后再 发射第二个光子，这就排除了光 子间相互作用的可能性。是否还 会出现干涉条纹呢？
当光源和感光胶片之间不可能同时有两个 和多个光子时，长时间曝光后仍得到了清晰的 干涉条纹，所以光的波动性不是光子之间的相 互作用引起的．
光子在空间出现的概率与波动的规律的计算 结果一致，所以从光子的概念上看，光波是描述 光子在空间的概率分布的一种概率波。（光子出 现在某处的概率可通过描述光子行为的波动力学 方程解出）
光子的粒子性表现为单个光子运动的不确定性。 光子的波动性表现为大量光子宏观的规律性。
光子如此，那么其它实物粒子呢？
粒子的位置与动量不可能同时被确定，位置 的不确定性与动量的不确定性遵守不等式
xp h
4
任何测量行为都会对被测量量产生不可消除 的影响。
xp h
4
要想更精确地测量粒子位置就需要用更短波长 的光去照射粒子，这样的光子动量更大，撞击将更 大地改变粒子的动量。所以，位置测量地越精确， 粒子动量测量地就越不精确。
【例题1】关于光的波粒二象性，以下说法正确的是
A．光有时是波，有时是一种粒子 B．光子和质子、电子等是少量光子易显出粒子性
D．紫外线、X射线和γ射线中，γ射线的粒子性最强，
紫外线的波动性最显著
【例题2】在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个
从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只让一个光
三、电子干涉条纹对概率波的验证
单个粒子：位置不确定。
大量粒子：确定的宏观结果。
与电子等微观粒子相联系的物质波也是描述 粒子在空间分布的概率波（波动方程可计算出粒 子到达某处的概率）。
波粒二象性
1、光子与一切实物粒子都具有波粒二象性。
2、单个或少量的粒子表现出明显的粒子性。 3、大量的粒子的宏观规律可以预知，表现 出明显的波动性（概率波）。