作品介绍

现行的大学物理教材中，在量子力学基础知识的开篇，都会讲解波函数及其统计诠释，但所占的篇幅都不大。可量子力学中的波函数概念以及它的统计诠释正是学生由经典物理到量子物理的过渡。如果在这个知识点上学生仍然用经典物理的思维去理解量子概念中的粒子和波，那会对后面其他量子概念的学习造成很大的影响。本微课开篇就提出问题：量子物理中微观粒子的波动性需要用波函数来描述，但和经典不同，它是描述粒子的哪一种物理量？它到底是什么波？带着这个问题，学生观看水波通过双缝和电子通过双缝的动画。通过对结果的分析比较可以知道，电子通过双缝后，产生明暗条纹，代表了电子波的强度，也代表了电子出现的概率。这自然就引出了玻恩对微观粒子波函数的统计诠释。通过统计诠释，可以解答初次接触微观粒子波函数这个知识点的学生的最根本的问题。统计诠释中提到了概率，这是个比较抽象的概念，微课中又利用了道尔顿板进行现场演示，形象的说明了多个小球的规律（多个电子）是对单个小球（单个电子）多次统计后得到的，这就是统计概率。最后，为了让学生学到的不止是单纯的公式和文字分析，更重要的是对所学知识的运用，微课中给出了几种后面课程中会学到的三种简单微观粒子的波函数及其对应的概率分布。让学生对微观粒子-波函数-概率分布有了具体的认识。学到这里，因为初次接触与学过近十年的经典物理不同的理念，学生很可能出现畏难心里。微课中又给出伟大物理学家爱因斯坦的趣事，还介绍了近期我国发射的处于世界领先水平的量子科学实验卫星“墨子号”。通过这两个例子来激发学生对物理学习的热情，鼓励学生通过努力学习，打开量子世界的大门，掌握先进的科学知识，报效祖国！