2023學(xué)年完整公開課版1概率波學(xué)案

第十七章波粒二象性§概率波學(xué)案一．學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解波動(dòng)說的基本觀點(diǎn)及對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題．2．了解事物的連續(xù)性與分立性是相對(duì)的，了解光既有波動(dòng)性，又有粒子性．3．了解光是一種概率波．二．重點(diǎn)難點(diǎn)1.重點(diǎn)：人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展過程．2.難點(diǎn)：對(duì)量子化、波粒二象性、概率波等概念的理解．三．學(xué)法指導(dǎo)本課根據(jù)科學(xué)家建模分類回顧經(jīng)典意義上的粒子和經(jīng)典意義上的波，對(duì)比發(fā)現(xiàn)它們具有不同的表現(xiàn)。通過分析光的波粒二象性，指出對(duì)光來說它的粒子性和波動(dòng)是集于一身的。進(jìn)而使學(xué)生投入到重點(diǎn)內(nèi)容——理解概率波的。通過過程的學(xué)習(xí)自然的建構(gòu)起了概率波的模型，使的光的粒子性、波動(dòng)性得以統(tǒng)一，意識(shí)到經(jīng)典物理的缺陷，體會(huì)到自然世界的有趣和美妙。再由光是概率波，推廣到電子及其它微觀粒子也是概率波這一共性。讓學(xué)生充分的領(lǐng)略到自然規(guī)律由片面到全面，由個(gè)別到普遍，由對(duì)立到統(tǒng)一的發(fā)展過程，不但擴(kuò)大了知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的能力，而且讓學(xué)生領(lǐng)略到科學(xué)的研究方法，能促進(jìn)學(xué)生科學(xué)的世界觀和價(jià)值觀的形成，大大的增進(jìn)了學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛和對(duì)科學(xué)探究的欲望。首先把本節(jié)課的內(nèi)容認(rèn)真的看一遍，最后完成本學(xué)案。四．自主學(xué)習(xí)1、光的波粒二象性17世紀(jì)的說和說是兩種對(duì)立的學(xué)說，都受到傳統(tǒng)觀念的影響，因?yàn)閭鹘y(tǒng)觀念認(rèn)為在宏觀現(xiàn)象中波動(dòng)性和粒子性是對(duì)立的。微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同，光子說沒有否定波動(dòng)性和光的電磁說，光子的能量與有關(guān)，頻率是波的特征。2、光波是概率波（1）光強(qiáng)光的強(qiáng)度，也就是明條紋處到達(dá)的光子，暗條紋處到達(dá)的光子數(shù)。（2）概率波實(shí)驗(yàn)一說明：光表現(xiàn)出性，也看到光子的運(yùn)動(dòng)與宏觀現(xiàn)象中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)不同，沒有一定的軌道。單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)無法預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)二說明：光的性是大量光子表現(xiàn)出來的現(xiàn)象，在干涉條紋中，那些光波強(qiáng)的地方是光子到達(dá)機(jī)會(huì)多的地方或是到達(dá)幾率大的地方，光波弱的地方是光子到達(dá)機(jī)會(huì)少的地方。光的波動(dòng)性可看做是大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)說明：如果狹縫只能讓一個(gè)光子通過，得到的照片和上面相同，把一個(gè)縫擋住，光屏上不再出現(xiàn)干涉條紋，說明光的波動(dòng)性不是光子之間相互作用引起的，是光子本身的一種性。3、光的波動(dòng)性與粒子性是不同條件下的表現(xiàn)：大量光子行為顯示性；個(gè)別光子行為顯示性；光的波長(zhǎng)越，波動(dòng)性越強(qiáng)；光的波長(zhǎng)越，粒子性越強(qiáng)五．典型例題例1．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)100個(gè)光子中有96個(gè)通過雙縫后打到了觀察屏上的某處，則該處可能（）A．出現(xiàn)亮條紋B．出現(xiàn)暗條紋C．可能出現(xiàn)亮條紋，可能出現(xiàn)暗條紋D．出現(xiàn)明暗相間的條紋解析：ACD例2．試根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)解釋為什么光是一種概率波？解析：在弱光的干涉實(shí)驗(yàn)中，控制光的強(qiáng)度，使前一個(gè)光子到達(dá)屏幕后才發(fā)出第二個(gè)光子，從而排除光子之間相互作用的可能性。在這種情況下，如果時(shí)間較短，則在光屏上出現(xiàn)的是無規(guī)則分布的曝光點(diǎn)，若經(jīng)過比較長(zhǎng)的時(shí)間，則在屏上可以看到明顯的干涉條紋。這說明光子到達(dá)亮條紋處的概率較大，到達(dá)暗條紋處的概率較小，所以我們可以說光是一種概率波。六．課堂練習(xí)1．在經(jīng)典物理學(xué)的概念中，粒子的運(yùn)動(dòng)在任意時(shí)刻有確定的_______________、_______________和_______________，波在空間中傳播有固定的_______________和_______________，表示波具有空間上的周期性。2．在弱光的干涉實(shí)驗(yàn)中，控制光的強(qiáng)度，使前一個(gè)光子到達(dá)屏幕后才發(fā)出第二個(gè)光子，從而排除光子之間相互作用的可能性。在這種情況下，如果時(shí)間較短，則在光屏上出現(xiàn)的是__________________________，若經(jīng)過比較長(zhǎng)的時(shí)間，則在屏上可以看到__________________。這說明光子到達(dá)亮條紋處的_____________較大，到達(dá)暗條紋處的_____________較小，所以我們可以說光是一種_____________波。3．用電子做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，少量電子在屏上看不到分布規(guī)律，體現(xiàn)了電子的_____________性，但大量電子通過雙縫時(shí)，在屏上就得到了清晰的干涉條紋，體現(xiàn)了電子的_____________性。4．電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子和光子一樣，具有波動(dòng)性，這種波動(dòng)性就是粒子本身在空間某處出現(xiàn)的_____________大小問題；但光子又不同于其他實(shí)物粒子，光子在真空中的__________________是其他粒子永遠(yuǎn)達(dá)不到的。5．下列各種波是概率波的是（）A．聲波B．無線電波C．光波D．物質(zhì)波6．在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，在觀察屏的某處是亮紋，則對(duì)光子到達(dá)觀察屏的位置，下列說法正確的是（）A．到達(dá)亮條紋處的概率比到達(dá)暗條紋處的概率大B．到達(dá)暗條紋處的概率比到達(dá)亮條紋處的概率大C．該光子可能到達(dá)觀察屏的任意位置D．以上說法均不可能有關(guān)經(jīng)典物理中的粒子，下列說法正確的是()A．有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量B．有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小C．既一定的大小，也有一定的質(zhì)量D．有的粒子還有一定量的電荷8．關(guān)于經(jīng)典波的特征，下列說法正確的是()A．具有一定的頻率，但沒有固定的波長(zhǎng)B．具有一定的波長(zhǎng)，但沒有固定的頻率C．既有一定的頻率，也有固定的波長(zhǎng)D．還具有周期性9．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮條紋的光強(qiáng)占入射光光強(qiáng)的95%以上，假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過單縫，則該光子（）A．一定落在中央亮條紋上B．一定落在亮條紋處C．可能落在暗條紋處D．落在中央亮條紋處的可能性最大10．利用學(xué)過的知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)室中電子云的形成原因和特點(diǎn)。參考答案：1、軌道，位置，速度，頻率，波長(zhǎng)2、無規(guī)則分布的曝光點(diǎn)，明顯的干涉條紋，概率，概率，概率3、粒子，波動(dòng)4、概率，傳播速度5、A