高二物理選修35第十七章：174概率波

1、17.4概率波【教學目標】（一）知識與技能1了解微粒說的基本觀點及對光學現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題2了解波動說的基本觀點及對光學現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題3了解事物的連續(xù)性與分立性是相對的，了解光既有波動性，又有粒子性4了解光是一種概率波（二）過程與方法1領悟什么是概率波2了解物理學中物理模型的特點初步掌握科學抽象這種研究方法3通過數(shù)形結合的學習，認識數(shù)學工具在物理科學中的作用（三）情感、態(tài)度與價值觀理解人類對光的本性的認識和研究經(jīng)歷了一個十分漫長的過程，這一過程也是辯證發(fā)展的過程根據(jù)事實建立學說，發(fā)展學說，或是決定學說的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實，再建立新的學說人類就是這樣通過光的行為，經(jīng)過分析和研究，

2、逐漸認識光的本性的【重點難點】1、重點：人類對光的本性的認識的發(fā)展過程2、難點：對量子化、波粒二象性、概率波等概念的理解【授課內(nèi)容】一、經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波在經(jīng)典物理學的觀念中，人們形成了一種觀念，物質(zhì)要么具有粒子性，要么具有波動性，非此即彼。 任意時刻的確定位置和速度以及空中的確定軌道， 是經(jīng)典物理學粒子運動的基本特征。 與經(jīng)典的粒子不同， 經(jīng)典的波在空間中是彌散開來的， 其特征是具有頻率和波長，也就是具有時空的周期性。顯而易見，在經(jīng)典物理學中，波和粒子是兩種不同的研究對象，具有非常不同的表現(xiàn)。那么，為什么光和微觀粒子既表現(xiàn)有波動性又表現(xiàn)有粒子性的雙重屬性呢？學生跟隨老師的講述對于原來所學的

3、相關知識進行自主的回顧和歸納整理。點評：對于已經(jīng)學習過的知識可以穿插在平常的教學過程中時常進行溫習反思和類比遷移，多次反復一定可以幫助學生更好的掌握和利用知識。問題 ：在微觀世界中，如何把波的圖象與粒子的圖象統(tǒng)一起來呢？學生思考、討論后給出一些答復，就各種答案加以分析提煉總結。點評：給學生一定的自主學習的時間和空間效果比被動的接受知識要好，能夠更加有效的培養(yǎng)他們的學習主動性和能動性。二、概率波1、德布羅意波的統(tǒng)計解釋第 1頁1926 年，德國物理學玻恩（ born ， 1882-1972） 提出了概率波，認為個別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定的偶然性，但是大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的

4、統(tǒng)計規(guī)律。展示演示文稿資料：玻恩點評： 應用物理學家的歷史資料，不僅有真實感，增強了說服力，同時也能對學生進行發(fā)放教育，有利于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和科學精神，激發(fā)學生的探索精神。、概率波對光的雙縫衍射現(xiàn)象的解釋：光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是“一份一份 ”地進行的 .用很弱的光做雙縫干涉實驗.從光子打在膠片上的位置，我們發(fā)現(xiàn)了規(guī)律性.實驗結果表明， 如果曝光時間不太長，底片上只出現(xiàn)一些無規(guī)則分布的點子，那些點子是光子打在底片上形成的，如果曝光時間足夠長，我們無法把它們區(qū)分開，因此看起來是連續(xù)的 .單個光子通過雙縫后的落點無法預測,但是研究很多光子打在膠片上的位置,我們發(fā)現(xiàn)了規(guī)律性 :光子落在某些

5、條形區(qū)域內(nèi)的可能性較大.這些條形區(qū)域正是某種波通過雙縫后發(fā)生干涉時振幅加強的區(qū)域.這個現(xiàn)象表明，光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大?。ǜ怕剩?，正是由于這個原因，1926 年德國的物理學家波恩指出：雖然不能肯定某個光子落在哪一點，但由屏上各處明暗不同可知，光子落在各點的概率是不一樣的，即光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率小。這就是說，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)律確定，所以，從光子的概念上看，光波是一種概率波。物理學中把光波叫做概率波. 概率表征某一事物出現(xiàn)的可能性.經(jīng)過長期的探索，人們對光的認識越來越深入了.光既是一種波 ,又是一種粒子,光既表現(xiàn)出波動性又表現(xiàn)出粒子性.而在我們的經(jīng)驗

6、中找不到既是波,又是粒子的東西.這是因為我們的經(jīng)驗局限于宏觀物體的運動,微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同，我們從來沒有過類似的經(jīng)歷 .隨著人類的認識范圍不斷擴展，不可能直接感知的事物出現(xiàn)在我們面前.在這種情況下我們就要設想一種模型，盡管以日常經(jīng)驗來衡量，這個模型的行為十分古怪，但是只要能與實驗結果一致，它就能夠在一定范圍內(nèi)正確代表所研究的對象.、光的波動性與粒子性是不同條件下的表現(xiàn)：講述：大量光子行為顯示波動性；個別光子行為顯示粒子性；光的波長越長，波動性越強；光的波長越短，粒子性越強、概率波對物質(zhì)波的雙縫衍射現(xiàn)象的解釋對于電子和其他微觀粒子， 由于同樣具有波粒二象性， 所以與它們相聯(lián)系的物質(zhì)波也是概率波。也就是說， 單個粒子位置是不確定的。對于大量粒子，這種概率分布導致確定的宏觀結果?？傊?，按光子的模型， 用統(tǒng)計觀點看待單個粒子與粒子總體的聯(lián)系，并將波的觀點與粒第 2頁子觀點結合起來了，但這里的波是特殊意義的波，因而被稱為“概率波”這種對物質(zhì)波衍射與實物粒子的波粒二象性的理解，稱作統(tǒng)計解釋或概率解釋點評：存疑求解， 人類社會的不斷發(fā)展和科學技術的日益進步都是在這樣的情景下取得。三、課堂小結教師活動：光既具有波動性，又具有粒子性。既不可把光看成宏觀觀念中的波，也不可把光看成宏觀觀念中的粒