粤教版 (2019)选择性必修 第三册第五节 不确定性关系优秀备课ppt课件

这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第三册第五节 不确定性关系优秀备课ppt课件，共27页。PPT课件主要包含了课堂练习，课堂小结，不确定性关系，量子力学的建立，量子力学的应用，ABD等内容，欢迎下载使用。

在经典物理学中，对于质点，我们可以用其位置和动量来精确描述它的运动。不仅如此，如果已知该质点的加速度，我们还可以预言质点在以后的任意时刻的位置和动量，从面描绘出它的运动轨迹。
那么，在微观领域中，我们能否同样精确描述微观粒子的位置和运动状态呢？
在光的单缝衍射实验中，单色光从狭缝投影到光屏上，如果光是经典的粒子，那么它在屏上的落点应该在狭缝的范围之内。
但由于光子发生了衍射，它最终到达的位置会超出狭缝投影的范围，而且狭缝调节得越窄，其投射的范围反而越宽。因光屏上各点的亮度反映了粒子到达该点的概率，如果把这个概率的分布用图像表示出来，就可得到如图4-5-1所示的光强曲线。
入射的粒子有确定的动量，但它们在挡板左侧的位置却是不确定的。我们可通过调窄狭缝的宽度a来限定它们的位置，使入射粒子位置的不确定量减小。由于微观粒子具有波动性，会发生衍射，许多粒子散布在宽度为b的中央亮条纹之内。按照经典物理学理论，这些粒子本应通过狭缝后要沿着水平方向运动，但有些粒子却跑到缝的投影位置之外。可以判断，这些粒子具有了与其原运动方向垂直的动量。而粒子到达屏上的位置是有一定的概率的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，中央亮条纹的宽度b可以衡量其不确定性的大小。
为了得到更准确的通过狭缝粒子的位置，我们调节狭缝变窄，但结果是狭缝越窄，屏上中央亮条纹的宽度b就越大。这说明，在得到更准确的粒子位置的同时，粒子的动量不确定性却增大了。微观粒子位置的确定性与其动量的确定性就像跷跷板一样，二者无法同时确定。
进一步的研究表明，因为微观粒子的位置与动量不可同时被确定，其位置的不确定量△x与动量的不确定量△p遵守不等式
式中h是普朗克常量。这就是著名的不确定性关系。
从不确定性关系我们知道，在微观领域中，如果要更准确地确定粒子的位置，那么粒子的动量一定会更不准确，也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，只能通过概率波作统计性的描述。
量子论改变了人们认识物质世界的观念和方式。从1924年到1928年短短几年里，海森伯、薛定谔、狄拉克等人就完成了量子力学的建立，使得量子力学成为一个理论严谨、方法齐备的崭新理论，与相对论共同成为当今物理科学的两大基础理论。量子力学的产生和发展，标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃，是人类史上又一次物理学革命，对于人类认识自然产生深远的影响。
量子力学诞生至今已超过百年，它的发展奠定了现代科技的基础，引发了一系列划时代的科学发现与技术发明，对人类社会的进步做出了重要贡献。现代物理学以及相关领域学科，例如原子物理、天体物理、信息技术、材料科学、量子化学、量子生物学等，无不立足于量子力学这块奠基石上。它的应用更是遍及现代社会的各个角落,从手机、计算机等日常电子产品，到激光、量子通信、量子计算等前沿科技，无不体现着量子力学的广阔应用前景。
1．推动了核物理和粒子物理的发展．人们认识了原子、原子核、基本粒子等各个微观(填“宏观”或“微观”)层次的物质结构，又促进了天文学和宇宙学的研究。2．推动了原子、分子物理和光学的发展人们认识了原子的结构，以及原子、分子和电磁场相互作用的方式，发展了各式各样的对原子和电磁场进行精确操控和测量的技术。3．推动了固体物理的发展人们了解了固体中电子运行的规律，并弄清了为什么固体有导体、绝缘体和半导体之分。
1.下列说法正确的是（　　）A．爱因斯坦发现了光电效应，并提出相应理论，合理地解释了光电效应B．康普顿效应表明光有波动性；光电效应说明光有粒子性C．α粒子散射实验中，α粒子碰到电子会出现大角度散射D．电子的波动是概率波
2.下列说法正确的是（　　）A．光子的能量与光子动量的平方成正比B．电子的能量越大，其物质波的波长就越长C．单个光子没有波动性，光的波动性是光子相互作用的结果D．不确定性关系意味着我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况
3.以下关于物质波的说法中正确的是（  ）A．实物粒子与光子都具有波粒二象性，故实物粒子与光子是本质相同的物体B．一切运动着的物体都与一个对应的波相联系C．机械波、物质波都不是概率波D．实物粒子的动量越大，其波动性越明显，越容易观察
4.量子理论是现代物理学两大支柱之一。量子理论的核心观念是“不连续”。关于量子理论，以下说法不正确的是（　　）A．普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念B．爱因斯坦实际上是利用量子观念和能量守恒定律解释了光电效应C．康普顿效应证明光具有动量，也说明光是不连续的D．海森伯的不确定性关系告诉我们电子的位置是不能准确测量的
5.下列关于微观粒子的波粒二象性的认识，错误的是（　　）A．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹B．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，再由不确定性关系知粒子动量将完全确定C．大量光子表现出波动性，此时光子仍具有粒子性D．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
6.下列说法正确的是（　　）A．核力是短程力，只存在于相邻的核子之间B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定C．在双缝干涉实验中，光屏上的暗条纹区域没有光子到达D．在微观物理学中，粒子没有动量
7.以下说法错误的是（　　）A．德布罗意指出所有运动物体都具有波动性B．康普顿效应表明光具有粒子性，指出光子还具有动量C．动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗意波长比电子长D．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定所以微观粒子没有确定的轨迹
8.下列各种说法中不正确的有（　　）A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说B．光既具有波动性，又具有粒子性，所以说光具有波粒二象性C．光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性D．德布罗意认为任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波
9.下列说法中正确的是（　　）A．黑体辐射强度与波长有关，温度升高，各种波长的辐射都有增加，且辐射强度的极大值向波长较长的方向移动B．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性C．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性D．光波是一种概率波。光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是光子自身的固有性质
10.关于量子化和物质的波粒二象性，下列说法正确的是（       ）A．爱因斯坦在研究黑体辐射时，为了解释黑体辐射的实验规律，提出了能量量子化B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．只有光子具有波粒二象性，运动的微粒不具有波粒二象性D．光电效应和康普顿效应均揭示了光子具有动量
1.下列说法正确的是（　　）A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关B．由不确定性关系可知，不可能同时准确地测定微观粒子的位置和动量C．粒子的运动速率增大，其德布罗意波的波长也增大D．康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量
2.下列说法中正确的是（　　）A．微观物理学中，不可能准确知道粒子的位置或动量B．微观物理学中，可以准确知道粒子的位置或动量C．微观物理学中，不可以同时准确知道粒子的位置和动量D．微观物理学中，单个粒子和大量粒子的运动均具有随机性，均无规律可循
3.下列说法正确的是（　　）A．在LC振荡电路中，将铁芯插入电感线圈，向外辐射电磁波的本领会增强B．核反应释放的核能可以将原子核激发到很高的能级，向低能级跃迁时会辐射出γ射线C．任何一种金属都存在一个极限波长，小于此波长的光可让金属中的电子逸出D．物质波是一种概率波，在微观物理学中可以用“轨迹”来描述粒子的运动
4.2020年12月3日，中国科学技术大学宣布构建了76个光子、100个模式的量子计算原型机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。下列关于光的说法中正确的有（　　）A．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理B．彩虹是由光照到空气中的小水珠后发生衍射形成的C．构建“九章”原型机必须能同时准确地知道光子的位置和动量D．光子的能量越高，则光子的频率越高，动量也越大
5.物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的亮点；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果，下列认识正确的是（　　）A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的亮点B．单个光子的运动表现出波动性C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出波动性