波粒二象性整章课堂PPT.ppt

1900 1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上年，在英国皇家学会的新年庆祝会上, ,著名著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言: : “科学的大厦已经基本完成，科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了补工作就行了开尔文开尔文----也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！数点后面在加几位罢了！ 但开尔文毕尽是一位重视现实和有眼力的但开尔文毕尽是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：科学家，就在上面提到的文章中他还讲到： “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，朵令人不安的乌云，--------”1这两朵乌云是指什么呢？这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。

另一朵与迈克尔逊实验有关 事隔不到一年事隔不到一年(1900(1900年底年底) )，就从第一朵乌，就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着云中降生了量子论，紧接着(1905(1905年年) )从第二朵从第二朵乌云中降生了相对论经典物理学的大厦被彻乌云中降生了相对论经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域正可谓正可谓“山重水复疑无路山重水复疑无路, , 柳暗花明又一村柳暗花明又一村2§17.1能量量子化：能量量子化：物理学的新纪元物理学的新纪元3一、黑体与黑体辐射一、黑体与黑体辐射1、热辐射、热辐射（（1）定义：一切物体在任何温度下都在辐射）定义：一切物体在任何温度下都在辐射 各种波长的电磁波，这种辐射与各种波长的电磁波，这种辐射与 物体的温度有关，称为物体的温度有关，称为热辐射热辐射2）特征：辐射强度按波长的分布情况随）特征：辐射强度按波长的分布情况随 物体的物体的温度温度而有所不同而有所不同。

固体在温度升高时颜色的变化1400K800K1000K1200K4 例如：铁块例如：铁块 温度温度  从从看不出发光看不出发光到到暗红暗红到到橙色橙色到到黄白色黄白色温度温度  发射的能量发射的能量  电磁波的短波成分电磁波的短波成分 直觉直觉: 低温物体发出的是红外光低温物体发出的是红外光 炽热物体发出的是可见光炽热物体发出的是可见光 高温物体发出的是紫外光高温物体发出的是紫外光5（（3 3）平衡热辐射）平衡热辐射 加热一物体加热一物体, 物体的温度恒定时，物体所物体的温度恒定时，物体所吸收的能量吸收的能量等于等于在同一时间内辐射的能在同一时间内辐射的能量，这时得到的辐射称为量，这时得到的辐射称为平衡热辐射平衡热辐射62、黑体、黑体（（1）定义：能全部吸收各种波长的辐射）定义：能全部吸收各种波长的辐射 而不发生反射，折射和透射的而不发生反射，折射和透射的 物体称为物体称为绝对黑体绝对黑体，简称，简称黑体黑体2）黑体模型）黑体模型（（3）特征：）特征：黑体辐射电磁波的强度按黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的波长的分布只与黑体的温度温度有关，与有关，与材料的种类及表面状况材料的种类及表面状况无关。

无关70         1         2         3         4         5         6λ(μm)1700K1500K1300K1100K二、黑体辐射的实验规律二、黑体辐射的实验规律 随着温度的增高，随着温度的增高，一方面各种波长的辐射一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动波长较短的方向移动8o实验值/μm维恩线维恩线瑞利瑞利----金斯线金斯线紫紫外外灾灾难难12345678黑体辐射实验黑体辐射实验是物理学晴朗是物理学晴朗天空中一朵天空中一朵令人不安的乌云令人不安的乌云9三、能量子：超越牛顿的发现三、能量子：超越牛顿的发现1、普朗克能量子假说：微观粒子的能量、普朗克能量子假说：微观粒子的能量是某一最小能量是某一最小能量ε（称为（称为能量子能量子）的）的整数整数倍倍，即：，即：ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... nε，，n为正整数，为正整数，称为称为量子数量子数2、能量子：、能量子：普朗克常量普朗克常量10λ(μm)1 2 3 5 6 8 947普朗克普朗克实验值实验值11 普朗克后来又为这种与经典普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信终之后，他才坚定地相信h h的引入确的引入确实反映了新理论的本质。

实反映了新理论的本质19181918年他年他荣获诺贝尔物理学奖，他的墓碑上荣获诺贝尔物理学奖，他的墓碑上只刻着他的姓名和只刻着他的姓名和M.Planck 德国人德国人 1858－－19471218881888年，霍瓦年，霍瓦(Hallwachs)(Hallwachs)发现金属板被紫发现金属板被紫外光照射会放电近外光照射会放电近1010年以后（因为年以后（因为18971897年，年，J.ThomsonJ.Thomson才发现电子）人们认识到那才发现电子）人们认识到那就是从金属表面射出的电子，这些电子被就是从金属表面射出的电子，这些电子被称作称作光电子光电子(photoelectron)(photoelectron)，相应的效应，相应的效应叫做叫做光电效应光电效应物理难题：物理难题：13§17.2科学的转折：科学的转折：光的粒子性光的粒子性14回顾人类对光的本性回顾人类对光的本性的认识的发展过程的认识的发展过程波动说（惠更斯）波动说（惠更斯）微粒说（牛顿）微粒说（牛顿）电磁说电磁说（麦克斯韦）（麦克斯韦）15用用紫外线紫外线灯照射擦得很灯照射擦得很亮的锌板，亮的锌板，( (注意用导注意用导线与不带电的验电器相线与不带电的验电器相连连），），使验电器张角增使验电器张角增大到约为大到约为 3030度时，再用度时，再用与与丝绸磨擦过的玻璃棒丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，发现验电去靠近锌板，发现验电器的指针张角器的指针张角变大变大。

表明锌板在紫外线照射下失去电子而带正电实验实验16一、光电效应现象一、光电效应现象在光在光(包括不可见光包括不可见光)的照射下，从物的照射下，从物体发射电子的现象叫做体发射电子的现象叫做光电效应光电效应发射出来的电子叫做发射出来的电子叫做光电子17二、光电效应的实验规律二、光电效应的实验规律阳阳极极阴阴极极光线经石英窗照在阴极光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出上，便有电子逸出--------光电子光电子光电子在电场作用下光电子在电场作用下形成形成光电流光电流181、每种金属都存在、每种金属都存在截止频率（极限频率）截止频率（极限频率）γγc ；； •当入射光频率当入射光频率  > >  c c 时，电子才能逸出金属表面；时，电子才能逸出金属表面；•当入射光频率当入射光频率  < <  c c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面时，无论光强多大也无电子逸出金属表面2、光子的、光子的最大初动能最大初动能随入射光的随入射光的频率频率增大而增大；增大而增大；遏止电压遏止电压U UC C=E=EKmKm（使光电流减小到零的反向电压）（使光电流减小到零的反向电压）随着入射光的频率的增大而增大，与光强无关。

随着入射光的频率的增大而增大，与光强无关3、光电效应产生的时间为、光电效应产生的时间为10-9秒，几乎瞬时；秒，几乎瞬时；4、、饱和光电流饱和光电流与入射光的强度成正比与入射光的强度成正比入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多阳阳极极阴阴极极19三、光电效应解释中的疑难三、光电效应解释中的疑难经典理论经典理论实验事实实验事实光的强度（能量）由振幅决光的强度（能量）由振幅决定，与频率无关，且能量是定，与频率无关，且能量是连续的，可积累的连续的，可积累的每种金属都存在截止每种金属都存在截止频率频率γγc c E EKmKm应与入射光的强度有关应与入射光的强度有关E EKmKm只与频率有关，而只与频率有关，而与强度无关与强度无关能量积累需要时间能量积累需要时间光电效应是瞬时效应光电效应是瞬时效应强度越大，能量越多，逸出强度越大，能量越多，逸出的光电子数越多的光电子数越多饱和光电流与入射光饱和光电流与入射光的强度成正比的强度成正比经典理论只能解释第经典理论只能解释第4条规律20四、四、爱因斯坦爱因斯坦的光子说的光子说1、内容：光不仅在发射和吸收时能量是、内容：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且频率为一份一份的，而且频率为γγ的光本身是由的光本身是由大量能量为大量能量为hγγ的的光（量）子光（量）子组成的，这些组成的，这些光子沿光的传播方向以光速光子沿光的传播方向以光速 c 运动。

运动2.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程电子逸出金属表面所需做功的电子逸出金属表面所需做功的最小值最小值，称为，称为逸出功逸出功；；　　　　 　　　　　　　　为光电子的为光电子的最大初动能最大初动能213、光子说对光电效应的解释、光子说对光电效应的解释实验事实光子说的解释截止频率只有当hγ>W0才有光电子逸出，所以γc=W0/h最大初动能 EKm与γ成线性关系瞬时效应电子一次性吸收一个光子的全部能量，不需要积累饱和光电流 光强较大时，单位时间内发射的光子数较多，照射金属时产生的光电子多224.光电效应理论的验证光电效应理论的验证美国物理学家美国物理学家密立根密立根，花了十年时间做了，花了十年时间做了“光电效应光电效应”实验，结果在实验，结果在1915年证实了爱因年证实了爱因斯坦方程，斯坦方程，h 的值与理论值完全一致，又一的值与理论值完全一致，又一次证明了次证明了“光量子光量子”理论的正确理论的正确由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律明了光电效应的实验规律,荣获荣获1921年诺年诺贝尔物理学奖。

贝尔物理学奖23爱因斯坦由于爱因斯坦由于对对光电效光电效应应的理论解释和对的理论解释和对理论理论物理学物理学的贡献的贡献获得获得1921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖密立根由于密立根由于研究基本电荷和研究基本电荷和光电效应光电效应，特别是通过著名，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最的油滴实验，证明电荷有最小单位获得获得19231923年诺贝尔年诺贝尔物理学奖物理学奖24密立根的实验的目的是：测量金属的遏止电压密立根的实验的目的是：测量金属的遏止电压UC与入射光频率与入射光频率γγ，由此算出普朗克常数，由此算出普朗克常数h hUC/V0.5410.637 0.7140.809 0.878γγ/10/101414HZHZ5.6445.888 6.0986.303 6.501作出作出UC-γγ图象25求普朗克常数求普朗克常数h这种金属的截止频率这种金属的截止频率γγC C26五、光电效应在近代技术中的应用五、光电效应在近代技术中的应用光电管：把光信号转化为电信号光电管：把光信号转化为电信号光控继电器光控继电器放大器放大器控制机构控制机构可以用于自动控制，自动计可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等数、自动报警、自动跟踪等27如图所示是做光电效应实验的装置简图。

在抽成真空的玻如图所示是做光电效应实验的装置简图在抽成真空的玻璃管内，璃管内，K K为阴极为阴极（用金属铯制成，发生光电效应的逸出（用金属铯制成，发生光电效应的逸出功为功为1.9eV1.9eV），），A A为阳极为阳极在a a、、b b间不接任何电源，用频率间不接任何电源，用频率为为γγ（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K K，会发现，会发现电流表指针有偏转这时，若在电流表指针有偏转这时，若在a a、、b b间接入直流电源，间接入直流电源，a a接正极，接正极，b b接负极，并使接负极，并使a a、、b b间电压从零开始逐渐增大，间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到发现当电压表的示数增大到2.1V2.1V时，电流表的示数刚好减时，电流表的示数刚好减小到零求：小到零求：⑴⑴a a、、b b间未接直流电源时，间未接直流电源时， 通过电流表的电流方向通过电流表的电流方向⑵⑵从阴极从阴极K K发出的光电子的发出的光电子的 最大初动能最大初动能E EK K是多少焦？是多少焦？⑶⑶入射单色光的频率是多少？入射单色光的频率是多少？     V        μAKAab单色光单色光28六、康普顿效应六、康普顿效应1.光的散射光的散射光在介质中与物质微粒相互作用光在介质中与物质微粒相互作用,因而传因而传播方向发生改变播方向发生改变,这种现象叫做这种现象叫做光的散射。

光的散射1923年年康普顿康普顿在做在做 X 射线射线通过物质通过物质散射散射的实验时，发现散射的的实验时，发现散射的X射线中除有与入射线中除有与入射波长射波长λλ0 0相同的成分外，还有相同的成分外，还有波长大于波长大于λλ0 0的成分，这个现象称为的成分，这个现象称为康普顿效应康普顿效应2、康普顿效应、康普顿效应293、经典电磁理论的困难、经典电磁理论的困难根据经典电磁波理论，当电磁波通过物根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子将作质时，物质中带电粒子将作受迫振动受迫振动，，其频率等于入射光频率，所以它所发射其频率等于入射光频率，所以它所发射的的散射光频率应等于入射光频率散射光频率应等于入射光频率4、光子理论对康普顿效应的解释、光子理论对康普顿效应的解释光子不仅具有光子不仅具有能量能量也具有也具有动量动量，在与，在与电子碰撞时要遵守电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动能量守恒定律和动量守恒定律量守恒定律，光子的部分能量传给电，光子的部分能量传给电子子,散射光子的散射光子的能量减少能量减少，于是散射光，于是散射光的波长的波长大于大于入射光的波长入射光的波长305 5、康普顿散射实验的意义、康普顿散射实验的意义（（1 1）有力地支持了爱因斯坦）有力地支持了爱因斯坦“光量子光量子”假设；假设； （（2 2）首次在实验上证实了）首次在实验上证实了“光子具有动量光子具有动量”的假设；的假设；（（3 3）证实了在微观世界的单个碰撞事件中，）证实了在微观世界的单个碰撞事件中， 动量和能量守恒定律动量和能量守恒定律仍然是成立的。

仍然是成立的康普顿于康普顿于19271927年获诺贝尔物理奖年获诺贝尔物理奖31七、光子的能量和动量七、光子的能量和动量（光子的动质量）（光子的动质量）32既然光子有动量，那么光照射到物体表面被吸收或被反射时就会对物体有压力，叫做 “光压”有人设想在遥远的宇宙探测中利用光压力作动力推动航天器加速，这样可以大大减少航天器发射时自身的体积和重量的影响，在某个设计方案中，计划给探测器安上面积极大，反射率极高的薄膜，并设法让它始终正对太阳．已知在地球绕日轨道上，每平方米面积上得到的太阳光的功率为P0 = 1.35kW，探测器本身的质量为M=100kg，薄膜面积为S=4×104m2，那么探测器由地球发射到太空时，由于太阳光的光压而得到的加速度将为多大?33§17.2崭新的一页：崭新的一页：粒子的波动性粒子的波动性34动量能量动量能量是描述是描述粒子粒子的的, ,频率和波长频率和波长则是用来描述则是用来描述波波的光到底是什么？光到底是什么？35一、光的波粒二象性一、光的波粒二象性光的光的干涉、衍射、偏振现象干涉、衍射、偏振现象说明说明光具有光具有波动性波动性，而，而热辐射、光电热辐射、光电效应、康普顿效应效应、康普顿效应又表明光具有又表明光具有粒子性粒子性，单独使用任何一种都无，单独使用任何一种都无法完整地描述光的所有性质，因法完整地描述光的所有性质，因此光具有此光具有波粒二象性波粒二象性。

361、波长越长，波动性越明显，、波长越长，波动性越明显， 频率越大，粒子性越明显；频率越大，粒子性越明显；2、大量光子的行为表现波动性，、大量光子的行为表现波动性， 单个光子的行为表现粒子性；单个光子的行为表现粒子性；3、传播过程中表现波动性，、传播过程中表现波动性， 和其他物质相互作用时表现粒子性和其他物质相互作用时表现粒子性37二、德布罗意波（物质波）二、德布罗意波（物质波） De . Broglie 1923年发表了题为年发表了题为“波和波和粒子粒子”的博士学位论文，提出了物质波的概的博士学位论文，提出了物质波的概念        他认为，他认为，“整个世纪以来（指整个世纪以来（指19世纪）在光学世纪）在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那么在实物的理论中，是否发子的研究方法的话，那么在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的现象呢太多，而过分忽略了波的现象呢”于是他提出假设于是他提出假设“实物粒子也具有波动性实物粒子也具有波动性”。

      38能量为能量为E、动量为、动量为p的粒子与频率为的粒子与频率为γγ、波、波长为长为λλ的波相联系，并遵从以下关系：的波相联系，并遵从以下关系：E=mc2=hvP=h/λλ这种和实物粒子相联系的波称这种和实物粒子相联系的波称为为德布罗意波德布罗意波(物质波或概率波物质波或概率波),其波长其波长λλ称为称为德布罗意波长德布罗意波长39       一个质量为一个质量为m的实物粒子以速率的实物粒子以速率v 运动时，即具有以能量运动时，即具有以能量E和动量和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率所描述的粒子性，同时也具有以频率 和波长和波长l l所所描述的波动性描述的波动性德布罗意关系德布罗意关系如速度如速度v=3.0 102m/s飞行的子飞行的子弹，质量为弹，质量为m=10-2Kg，，对应的对应的德布罗意波长为：德布罗意波长为：如电子如电子m=9.1 10-31Kg，速，速度度v=5.0 107m/s, 对应的德对应的德布罗意波长为：布罗意波长为：太小测不到！太小测不到！X射线射线波段波段40三、物质波的实验验证三、物质波的实验验证1912年德国物理学家年德国物理学家劳厄劳厄利用晶体中排列利用晶体中排列规则的物质微粒作为规则的物质微粒作为衍射光栅检验衍射光栅检验X射线射线的波动性，证明的波动性，证明X射射线就是波长为十分之线就是波长为十分之几纳米的电磁波几纳米的电磁波。

X射线经晶体的衍射图射线经晶体的衍射图41电子射线经晶体的衍射图电子射线经晶体的衍射图1927年，年，戴维孙和戴维孙和汤姆孙汤姆孙分别分别利分别分别利用晶体做了电子束用晶体做了电子束衍射实验，证实了衍射实验，证实了电子的波动性电子的波动性42后来的实验证明原子、分子、后来的实验证明原子、分子、中子等微观粒子也具有波动性中子等微观粒子也具有波动性德布罗意公式成为揭示微观粒子德布罗意公式成为揭示微观粒子波粒二象性统一性的基本公式，波粒二象性统一性的基本公式，1929年，年，De Broglie荣获荣获Nobel 物理学奖物理学奖43四、电子显微镜四、电子显微镜阅读课本阅读课本42页科学漫步页科学漫步回答问题回答问题44§17.4概率波概率波45一、经典的粒子和经典的波一、经典的粒子和经典的波1、经典物理学中粒子运动的基本特征：、经典物理学中粒子运动的基本特征：任意时刻具有确定的位置和速度任意时刻具有确定的位置和速度2、经典物理学中波的基本特征：、经典物理学中波的基本特征：具有频率和波长也就是具有时空的周期性具有频率和波长也就是具有时空的周期性46二、概率波二、概率波1、光子说对明暗条纹的解释、光子说对明暗条纹的解释明纹处到达的光子数多，明纹处到达的光子数多，暗纹处到达的光子数少。

暗纹处到达的光子数少2、光的波动性不是光子之间的相互作用、光的波动性不是光子之间的相互作用 引起的，而是光子自身固有的性质引起的，而是光子自身固有的性质47玻恩玻恩1926年提出年提出概率波概率波玻恩玻恩(M. Born. 1882-1970)德国物理学家德国物理学家不能肯定某个光子落在不能肯定某个光子落在哪一点，但大量光子在哪一点，但大量光子在空间出现的概率可以通空间出现的概率可以通过波动规律确定，即光过波动规律确定，即光波是一种概率波波是一种概率波483、电子干涉条纹对概率波的验证电子干涉条纹对概率波的验证对于电子和其他微观粒子，对于电子和其他微观粒子，单个单个粒子位粒子位置是置是不确定不确定的，但在某点附近出现的的，但在某点附近出现的概概率率的大小可以用的大小可以用波动的规律波动的规律确定49三、经典波动与德布罗意波三、经典波动与德布罗意波(物质波物质波)的区别的区别 经典的波动经典的波动(如如机械波、电磁波机械波、电磁波等等)是可是可以测出的、以测出的、实际存在实际存在于空间的一种波动于空间的一种波动 而而德布罗意波德布罗意波(物质波物质波)是一种概率波。

是一种概率波简单的说，是为了描述微观粒子的波动性而简单的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的引入的一种方法一种方法50§17.5不确定性关系不确定性关系51一、不确定度关系一、不确定度关系 经典力学经典力学：运动物体有：运动物体有完全确定完全确定的位置、动量、能量等的位置、动量、能量等 微观粒子微观粒子：位置、动量等具有：位置、动量等具有不确定量不确定量（概率）一束微观粒子以速度一束微观粒子以速度 v v 沿沿 oy oy 轴射向狭缝轴射向狭缝粒子在中央主极大区域粒子在中央主极大区域出现的几率最大出现的几率最大y y52电子通过狭缝的瞬间，电子通过狭缝的瞬间，其位置在其位置在 x x 方向上的方向上的不确定量为不确定量为y y 电子的位置和动量分电子的位置和动量分别用别用 和和 来表示同一时刻，由于衍射效同一时刻，由于衍射效应，粒子的速度方向有应，粒子的速度方向有了改变，缝越小，动量了改变，缝越小，动量的分量的分量 Px变化越大变化越大分析计算可得分析计算可得:53我们知道，原子核的数量级为10-15m，所以，子弹位置的不确定范围是微不足道的。

可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不确定关系对宏观物体来说没有实际意义 例例1.1.一一颗颗质质量量为为10g 10g 的的子子弹弹，，具具有有200m200m·s s-1-1的的速速率率，，若若其其动动量量的的不不确确定定范范围围为为动动量量的的0. 0. 01%(01%(这这在在宏宏观观范范围围是是十十分分精精确确的的了了) )，，则则该该子子弹弹位位置置的的不不确确定定量量范范围围为为多多大大? ?解:  子弹的动量动量的不确定范围由不确定关系式(17-17)，得子弹位置的不确定范围54原子大小的数量级为10-10m，电子则更小在这种情况下，电子位置的不确定范围比原子的大小还要大几亿倍，可见企图精确地确定电子的位置和动量已是没有实际意义 例例2 2 . . 一一电电子子具具有有200 200 m/sm/s的的速速率率，，动动量量的的不不确确定定范范围围为为动动量量的的0. 0. 01%(01%(这这已已经经足足够够精精确确了了) )，，则则该该电电子子的的位置不确定范围有多大位置不确定范围有多大? ?解 : 电子的动量为动量的不确定范围由不确定关系式，得电子位置的不确定范围55 宏观物体宏观物体 微观粒子微观粒子具有确定的坐标和动量具有确定的坐标和动量 没有确定的坐标和动量没有确定的坐标和动量可用牛顿力学描述。

可用牛顿力学描述 需用量子力学描述需用量子力学描述 有连续可测的运动轨道，可有连续可测的运动轨道，可 有概率分布特性，不可能分辨有概率分布特性，不可能分辨 追踪各个物体的运动轨迹追踪各个物体的运动轨迹 出各个粒子的轨迹出各个粒子的轨迹体系能量可以为任意的、连体系能量可以为任意的、连 能量量子化能量量子化 续变化的数值续变化的数值不确定度关系无实际意义不确定度关系无实际意义 遵循不确定度关系遵循不确定度关系二、微观粒子和宏观物体的特性对比二、微观粒子和宏观物体的特性对比56三、不确定关系的物理意义和微观本质三、不确定关系的物理意义和微观本质1. 1. 物理意义：物理意义：微观粒子不可能微观粒子不可能同时同时具有确定的位置和具有确定的位置和动量粒子位置的不确定量动量粒子位置的不确定量  x x越小，动越小，动量的不确定量量的不确定量 PxPx就越大，反之亦然就越大，反之亦然2. 2. 微观本质：微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布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遵从统计规律的必然结果。

57        不确定关系不确定关系式式表明表明：        １．微观粒子的坐标测得愈准确１．微观粒子的坐标测得愈准确(  x0) ，动量，动量就愈不准确就愈不准确( px) ；；        微观粒子的动量测得愈准确微观粒子的动量测得愈准确( px0) ，坐标就愈，坐标就愈不准确不准确(  x)         但这里要注意，不确定关系但这里要注意，不确定关系        不是说微观粒子的坐标测不准；不是说微观粒子的坐标测不准；        也不是说微观粒子的动量测不准；也不是说微观粒子的动量测不准；        更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；        而是说微观粒子的坐标和动量不能而是说微观粒子的坐标和动量不能同时同时测准58因为微观粒子的坐标和动量本来就不同时具有确定量因为微观粒子的坐标和动量本来就不同时具有确定量这本质上是微观粒子具有波粒二象性的必然反映这本质上是微观粒子具有波粒二象性的必然反映由上讨论可知，不确定关系是自然界的一条由上讨论可知，不确定关系是自然界的一条客观规律客观规律,不不是测量技术和主观能力的问题。

是测量技术和主观能力的问题   ３．不确定关系提供了一个判据：３．不确定关系提供了一个判据：       当不确定关系施加的限制当不确定关系施加的限制可以忽略可以忽略时，则可以用时，则可以用经经典理论典理论来研究粒子的运动来研究粒子的运动        当不确定关系施加的限制当不确定关系施加的限制不可以忽略不可以忽略时，那只能用时，那只能用量子力学理论量子力学理论来处理问题来处理问题２．为什么微观粒子的坐标和动量不能２．为什么微观粒子的坐标和动量不能同时同时测准测准?59阅读课本阅读课本P45量子力学量子力学60。