2017-2018学年人教版选修3-5 第十七章 4.概率波5.不确定性关系 作业2
2017-2018学年人教版选修3-5 第十七章 4.概率波5.不确定性关系 作业2第2页

个结论.

解析:在单缝衍射现象中,光子在到达狭缝之前沿水平方向运动,而在经过狭缝之后有些光子跑到投影位置以外,我们可以说这些光子具有了与其原来运动方向垂直的动量.由于哪个光子到达屏上的哪个位置完全是随机的,所以光子在垂直运动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.

为了更准确地测定通过狭缝的光子的位置,我们可以选用更窄的狭缝,但是,从衍射的规律可以知道,狭缝越窄,屏上中央亮条纹就越宽.这表明,尽管更窄的狭缝可以更准确地测得光子的位置,但光子动量的不确定量却更大了.

6.为什么说光具有波粒二象性?怎样理解光的波粒二象性?

解析:光的干涉、衍射、偏振现象等都证明光具有波动性,光电效应、康普顿效应证明光具有粒子性.无法用其中的一种性质解释所有光现象,所以光具有波粒二象性.波动性和粒子性不是均衡表现的,大量光子表现出波动性,个别光子表现出粒子性;光在传播时表现出波动性,与其他物质相互作用时表现出粒子性,波长较长时波动性显著,波长较短时粒子性显著,光波是一种概率波.

7.有人说光的波动性是因为光子之间的相互作用的结果,你认为对吗?可以通过一个怎样的实验来说明你的观点?

解析:不对.在双缝干涉实验中可以使光源S非常弱,以至于在前一个光子到达屏幕之后才发射第二个光子,这样就排除了光子之间相互作用的可能性.实验结果表明,尽管单个光子的落点不可预知,但是长时间曝光之后仍得到干涉条纹.可见,光的波动性不是光子之间的相互作用引起的,而是光子的固有属性.

综合·应用

8.人们能准确预知单个粒子的运动情况吗?

解析:由ΔxΔp≥可知,我们不能准确知道单个粒子的实际运动情况,但可以知道大量粒子运动时的统计规律.当粒子数很少时,我们不能预言粒子通过挡板上的狭缝后落在屏上的什么位置,但可以准确地知道粒子落在屏上某点的概率;概率大的位置正好是某种波通过狭缝发生衍射时产生亮条纹的位置.

9.有人说:"在微观物理学中,由于我们不可能同时准确地知道某个粒子的位置和动量,粒子出现的位置是无规律可循的."请你对以上说法做出评论.

解析:这种说法不对.例如在单缝衍射现象中,当粒子数很少时,我们不能预言粒子通过挡板上的狭缝后落在屏上的位置,但却可以准确地知道粒子落在屏上某点的概率;概率大的位置正好是某种波通过狭缝发生衍射时产生条纹的位置.

在玻尔理论中,认为核外电子在不同轨道上绕核旋转,后来人们认识到这种假说是不完善的,在现代的量子力学中认为,核外力电子并没有确定的轨道,玻尔的电子轨道,只不过是电子出现概率最大的地方,把电子的概率分布用图象表示时,用小黑点的稠密程度代表概率的大小,其结果如果电子在原子核周围形成云雾,称为"电子云".

10.在双缝干涉实验中,某光子打在光屏上的落点能预测吗?大量的光子打在光屏上的落点是否有规律?请用概率波的观点解释双缝干涉图样的形成.

解析:在光的双缝干涉实验中,某个光子打在光屏上的落点根本不能预测,但大量光子打在光屏上将形成明暗相间的干涉条纹,这说明光子落在各点的概率是不一样的,光子落在明条纹处的概率大,落在暗条纹处的概率小.光子在空间出现的概率遵循波动规律.所以光波是一种概率波.

11.电子的质量me=9.0×10-31 kg,测定其速度的不确定量为2×10-6 m/s.求其位置测定的不确