高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 波粒二象性第五节 不确定性关系课堂教学ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 波粒二象性第五节 不确定性关系课堂教学ppt课件，共27页。PPT课件主要包含了激光束，挡板细缝间距缩小后，答案完全不确定，海森伯不确定关系，海森伯，物理意义，微观本质，归纳提升，能量量子化，坐标动量等内容，欢迎下载使用。
例如，一小球从空中静止释放，经t s 后我们可以精确地计算出小球到达的位置及速度（或动量P=mv）。
在经典物理学中，可以同时用质点的位置和动量精确地描述物体的运动，不但如此，如果知道了质点的加速度，还可以预言质点在以后任意时刻的位置和速度（或动量P=mv），从而描述它的运动轨迹。
在微观世界中， 如果我们已知一物体的初始位置和初始速度，也可以同时准确确定以后任意时刻的位置和速度（或动量P=mv）吗？
当光通过细缝后，若光子是经典粒子，在屏上的落点应在缝的投影之内, 当细缝不断缩小后，光子在屏上的落点还在缝的投影之内吗？
答案：微观粒子的运动并不遵守牛顿运动定律！！
问题：从光的单缝衍射实验结果中我们能得出什么结论？
问题：微观世界中的光子究竟遵循什么规律呢？
接着我们以光的单缝衍射实验继续进行分析
细缝处位置不确定范围取决于缝宽 a = Δx。
问题：一个光子通过狭缝的瞬间，它是从挡板左侧哪个准确位置进入细缝呢？也就是说，光子通过狭缝的瞬间，其坐标x为多少?
不确定范围有多大?坐标X位置不确定范围是Δx ，可用缝宽a来表示。
若减小缝宽，光子进入细缝位置的不确定范围（Δx ）越小，即光子进入细缝的位置就越精确。
大部分粒子通过狭缝后打在狭缝投影之外的位置，说明在缝后x方向有动量p 。
亮纹宽度越大，说明在缝后x方向动量越不确定， 动量不确定范围Δp可以用亮纹宽度来表示。
x方向的动量会随缝宽变化而变化，也是不确定的。
接着我们再来寻找坐标X位置不确定范围Δx与动量不确定范围 Δp的关系。
结论1：微观粒子的坐标测得越准确 (  x  0 ) ，动量就越不确定 ( p  ) 。
若减小缝宽，位置的不确定量(  x )减小，但中央亮纹变宽，所以 x 方向动量的不确定量( Δp )变大。
结论2：微观粒子的动量测得越准确 ( p  0 ) ，坐标就越不确定 (  x   ) 。
若增加缝宽，位置的不确定量(  x )增加，但中央亮纹变窄，即在 x 方向动量的不确定量( Δp )变小,当  x 增加到一定量时，衍射条纹消失，在 x 方向没有光子偏移，即 p  0 。
结论： 微观粒子的位置测得越准确，动量就越不准确。动量测得越准确，位置就越不准确。
1927 年海森伯提出：不确定性关系
ΔX表示粒子位置的不确定量ΔP表示粒子在X方向上的动量的不确定量 h 是普朗克常量
德国著名的现代物理学家， 量子力学的主要创始人。 1924年进入哥廷根大学深造， 先后拜师于玻尔和玻恩门下。
1932年诺贝尔物理学奖获得者。 他的《量子论的物理学基础》是量子力学领域的一部经典著作。
例题：设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量。
答案：1.06×10－30 m/s
是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。
不确定关系式表明：微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量。 微观粒子的坐标测得越准确( x0) ，动量就越不准确(p) ； 微观粒子的动量测得越准确(p0) ，坐标就越不准确( x) 。 微观粒子的坐标和动量不能同时测准。
不确定关系的物理意义和微观本质
1．粒子位置的不确定性 单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的。
对不确定性关系的理解:
2．粒子动量的不确定性
微观粒子具有波动性，会发生衍射。大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外。这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。
由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量。
由 可以知道,在微观领域,要准确地确定粒子的位置,动量的不确定性就更大;反之要准确地确定粒子的动量,那么位置的不确定性就更大。
3.位置和动量的不确定性关系:
由 不确定性关系可知微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就决定了不能用“轨迹”的观点来描述粒子的运动
4.微观粒子的运动没有特定的轨道
具有确定的坐标和动量，可用牛顿力学描述
没有确定的坐标和动量，需用量子力学描述
有连续可测的运动轨道，可追踪各个物体的运动轨迹
有概率分布特性，不可能分辨出各个粒子的轨迹
体系能量可以为任意的、连续变化的数值
不确定度关系无实际意义
5．经典物理和微观物理的区别