4　概率波名师教学设计2

第四节

概率波

【知识要点】

概率波

经典的粒子和经典的波

概率波

概率波的实验验证

【教学目标】

1、能区分概率波与经典波之间的关系。

2、识别区分描述波的物理量在经典波与概率波中的意义。

3、知道概率波的意义，联系电子云进一步认识概率波。

【自学检测】

学生在课前完成自学检测，教师检查学生完成情况

1、经典物理学中粒子运动的基本特征是任意时刻具有

和

以及时空中具有

。

2、经典的波基本特征是具有一定的

和

。也就是说具有时空的

。

3、概率波：1926年德国物理学家波恩指出，不能肯定某个光子落在哪一点，即光子落在各点的概率是不一样的．但光子落在明纹处的概率

，落在暗纹处的概率

．光子在空间出现的概率可以通过

确定．所以，光波是一种

。

【新课引入】

由以前所学的知识我们知道干涉现象是光的特性，也就是说光能产生干涉就说明光是一种波；但我们还知道，光能使某些金属产生光电效应，根据量子假说，我们还知道光是一种粒子，但粒子为什么会干涉形成明暗相间的条纹?要使光的干涉现象既能用波解释又能用粒子解释，那只有引入概率的概念，我们可以把干涉形成的明暗相间的条纹看成是大量光子按一定的概率进行叠加形成的，也就是说光是一种概率波．

【互动探究】

教师按着导学案的问题，引导学生小组讨论，达成共识，小组展示。

1、经典的粒子和经典的波

合作讨论：什么是经典粒子？什么是经典波？

结论1：

_______________________________ ___________________________________。

观察思考：

用经典的粒子模型可以解释哪些现象？用经典的波动说可以解

释哪些现象？

结论2：

思维点拔：

对事物的认识应在全面总结的基础上进行。只有充分认识到经典的粒子与波，才能更深入一步认识光的本性。

2、经典的物理规律

合作讨论1：经典的粒子有哪些特点？解决有关经典粒子可用到的物理规律有哪些？

结论1：

______________________________ _______________________________________ 合作讨论2：经典的波有哪些特点？解决有关经典波的问题用到的物理规律有哪些？

结论2：

思维点拔：

在经典物理学中，粒子与波是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。

3、光的波粒二象性

合作讨论1：从前面对光的研究中，有哪些实验事实能说明光具有波动性？

结论1：_______________________________ ____________________________________。

合作讨论2：从前面对光的研究中，有哪些实验事实能说明光具有粒子性？

结论2：__________________________________ ________________________________。

合作讨论3：现在人们认识到的光波，认为光既具有波动性，又具有粒子性，称为波粒二象性。对光的波粒二象性，你是怎样理解的？

结论3：________________________

。

思维点拔：对光的本性的认识，不能仅局限于某种单一的观念。光的波粒二象性并不是两种学说的相互弥补或妥协，而是光本身具有的二重性质。

4、概率波

合作讨论1：用光的波粒二象性来理解，光的干涉或衍射中，出现明条纹的原因是什么？出现暗条纹的原因又是什么？

结论1：_________________________________ ______________________________________。

合作讨论2：光子的波动性是光子本身固有的性质还是光子间相互作用而产生的呢？

结论2：_________________________________ ______________________________________。

合作讨论3：什么是概率波？对于实物粒子呈现的波动性，是不是概率波

呢？

结论3：_________________________________ ______________________________________。

【典型例题】

教师出示例题，学生合作完成，并展示，教师适当点拨、纠正

[例题1]

在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( ) A．使大量光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样

B．单个光子通过单缝后，底片上也会出现完整的衍射图样

C．光子通过狭缝的运动路线像水波一样起伏

D．单个光子通过单缝后的运动情况具有随机性，大量光子通过单缝后的运动情况呈现规律性

[例题2]

任意时刻都有确定 和 以及时空中的确定 ，是经典物理学中粒子运动的基本性质．而经典波的特征是具有 和 ．

[例题3]在双缝干涉实验中，出现明暗条纹说明了( ) A．光具有波动性 B．光具有粒子性

C．光波是一种概率波 D．以上选项均不正确

【追踪训练】

1．有关光的波粒二象性，下列说法正确的是( ) A．有的光是波，有的光是粒子

B．单个光子通过单缝，会出现完整的衍射图样

C若使大量光子一个一个地通过单缝，则不会出现波动规律

D．光的波粒二象性是一切运动的微观粒子所普遍具有的二象性中的一个具体例子

2．关于物质波，正确的认识是( ) A．只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波动性，这就是物质波

B．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波

C．由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法观察到它们的波动性

D．电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的

假设是正确的

3．下列说法正确的是( ) A．要检测子弹的波动性几乎不可能

B．无线电波通常情况下只能表现出波动性

C．电子照射到金属晶体上才能观察到它的波动性

D．只有可见光才有波粒二象性

4．一质量为4×10—4g的尘埃，在空中下落的速度从1 m／s增加到3 m／s它的德布罗意波长从多少变化到多少?分析是否可通过衍射观察到其波动性?

课堂小结：

由学生总结本节所学，教师根据以下要点予以适当补充：

1、经典物理学中粒子运动的基本特征是任意时刻具有确定的位置和速度以及时空中具有确定的轨道．

2、经典的波基本特征是具有一定的频率和波长，也就是说具有时空的周期性．

3、概率波：1926年德国物理学家波恩指出：不能肯定某个光子落在哪一点，即光子落在各点的概率是不一样的．但光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小．光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定．所以，光波是一种概率波．

【疑点与易错点】

光的波动性与粒子性的对立统一

实验表

现

基础

说

明

1．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的．

2．光的波动性不同于宏观观念的波．

3．波长越大的光越易表现出波动性．

1．足够能量的光在传播时，表现出波的性质．

光的干涉2．光是一种概率波动和

波，即光子在空性

衍射

间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述．

1．当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质．

2．少量或个别光子清楚地显示出光的粒子性．

光电光的效应粒子和康性

普顿效应

1．粒子的含义是“不连续”“一份一份”的．

2．光子不同于宏观观念的粒子．

1．光子说并未否定波动性，波动性和粒子性的对立统一

1．大量光子易显示波动性，而少量光子易显示出粒子性

2．波长长的光(频率低)波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强．

Ehhc/中，和就是波的概念．

2．波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的．