高中物理课件-《能量量子化》课件1.ppt

海森堡是继爱因斯坦之后最有作为的科学家之一。与爱因斯坦受普朗克的量子理论的启发而提出了光量子假设一样，海森堡也是得益于爱因斯坦的相对论的思路而于1925年创立起了矩阵力学，并提出测不准原理及矩阵理论。[1]量子力学是人们研究微观世界必不可少的有力工具。由于对量子理论的新贡献，他于1932年获得了诺贝尔物理学奖。海森堡还完成了核反应堆理论。由于他取得的上述巨大成就，使他成了20世纪最重要的理论物理和原子物理学家。　公元1901～公元1976，德国物理学家沃纳·卡尔·海森堡由于在取得整个科学史上的最重 ??沃纳·海森堡 要的成就之一——量子力学的创立中所起的作用，于1932年获得诺贝尔物理奖。 电子显微镜 电子显微镜下的灰尘 概率波 ? 电子双缝衍射 1) 用足够强的电子束进行双缝衍射 —— 出现了明暗相间的衍射条纹，体现电子的波动性 —— 衍射条纹掩饰了电子的粒子性 未能体现电子在空间分布的概率性质 —— 得到的结果与光的双缝衍射结果一样 ? 物质波不是经典波 —— 经典的波是介质中质元共同振动的形成的 双缝衍射中体现为无论电子强度多么弱 屏幕上出现的是强弱连续分布的衍射条纹 —— 实际上在电子强度弱的情形中 电子在屏幕上的分布是随机的，完全不确定的 ? 微观粒子不是经典粒子 —— 经典粒子双缝衍射 —— 子弹可以看作是经典粒子 假想用机关枪扫射双缝A和B，屏幕C收集子弹数目 1) 将狭缝B挡住 —— 子弹通过A在屏幕C上有一定的分布 —— 类似于单缝衍射的中央主极大 P1 —— 子弹落在中央主极大范围的概率分布 2) 将狭缝A 挡住 —— 子弹通过狭缝B在屏幕C上有一定的分布 —— 类似于单缝衍射的中央主极大 P2 —— 子弹落在中央主极大范围的概率分布 3) A和B狭缝同时打开 —— 子弹是经典粒子 原来通过A狭缝的子弹 —— 还是通过A 原来通过B狭缝的子弹 —— 还是通过B 屏幕C上子弹的概率分布 不因两个狭缝同时打开 每颗子弹会有新的选择！ —— 电子双缝衍射 —— 电子枪发射出的电子，在屏幕P上观察电子数目 1) 将狭缝B挡住 —— 电子通过狭缝A 在屏幕C有一定分布 —— 类似于单缝衍射 的中央主极大 3）A和B狭缝同时打开 —— 如果电子是经典粒子 原来通过A狭缝的电子 —— 还是通过A 原来通过B狭缝的电子 —— 还是通过B 屏幕上电子的概率分布 屏幕C —— 实际观察到类似光的双缝衍射条纹 屏幕C上电子的概率分布 —— 只开一个狭缝和同时开两个狭缝 电子运动的方向具有随机性 —— A和B狭缝同时开时 电子似乎“知道” 两个狭缝都打开！ 双缝和屏幕之间 —— 到底发生了什么？ 屏幕上电子的分布 —— 有了新的概率分布 电子 —— 不是经典粒子 光子在某处出现的概率由光在该处的强度决定 I 大 光子出现概率大 I小 光子出现概率小 统一于概率波理论 单缝衍射 光子在某处出现的概率和该处光振幅的平方成正比 根据经典物理学,如果我们已知一物体的初始位置和初始速度,就可以准确地确定以后任意时刻的位置和速度. 但是在微观世界中,由于微观粒子具有波动性,其坐标和动量不能同时确定。我们不能用经典的方法来描述它的粒子性 不确定关系 德国著名的现代物理学家。1924年进入哥廷根大学深造，先后拜师于玻尔和波恩门下。 海森伯 １、光的单缝衍射 激光束 像屏 若光子是经典粒子,在屏上的落点应在缝的投影之内 由于衍射,落点会超出单缝投影的范围,其它粒子也一样,说明微观粒子的运动已经不遵守牛顿运动定律,不能同时用粒子的位置和动量来描述粒子的运动了 入射粒子 屏上各点的亮度实际上反映了粒子到达该点的概率 1、在挡板左侧位置完全不确定 2、在缝处位置不确定范围是缝宽a=Δx 3、在缝后Ｘ方向有动量，也是不确定的,Δpx 若减小缝宽：位置的不确定范围减小，但中央亮纹变宽，所以Ｘ方向动量的不确定量变大 2、海森伯不确定关系 1927年海森伯提出：粒子在某方向上的坐标不确定量与该方向上的动量不确定量的乘积必不小于普朗克常数。 海森伯不确定关系告诉我们：微观粒子坐标和动量不能同时确定。粒子位置若是测得极为准确，我们将无法知道它将要朝什么方向运动；若是动量测得极为准确，我们就不可能确切地测准此时此刻粒子究竟处于什么位置。 不确定关系是物质的波粒二象性引起的。