2018-2019版物理新導(dǎo)學(xué)筆記滬科通用版選修3-5講義：模塊要點(diǎn)回眸 第10點(diǎn)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第10點(diǎn)分析求解物質(zhì)波問題的四點(diǎn)技巧分析求解物質(zhì)波問題時(shí)，必須注意以下四點(diǎn)技巧：1．根據(jù)已知條件，寫出宏觀物體或微觀粒子動(dòng)量的表達(dá)式p＝mv.2．根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f（h,p)求解．3．若涉及光子的問題,必須區(qū)分光子和微觀粒子的能量和動(dòng)量的不同表達(dá)式，如光子的能量ε＝hν，動(dòng)量p＝eq\f(h，λ)；微觀粒子的動(dòng)能：Ek＝eq\f(1，2）mv2，動(dòng)量p＝mv。4．物質(zhì)波的波長(zhǎng)很短,運(yùn)動(dòng)速度為4.0×107m/s的電子的波長(zhǎng)為1.8×10－11m，一顆質(zhì)量為10g的子彈以200m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)的波長(zhǎng)為3.3×10－34m，因此這些物質(zhì)波的波動(dòng)性不明顯，很難觀察到其衍射現(xiàn)象，只有利用金屬晶格中的狹縫才能觀察到電子的衍射圖樣．對(duì)點(diǎn)例題影響顯微鏡分辨本領(lǐng)的一個(gè)因素是波的衍射,衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領(lǐng)越低．利用電子束工作的電子顯微鏡有較強(qiáng)的分辨本領(lǐng)，它是用高壓對(duì)電子束加速，最后打在感光膠片上來(lái)觀察圖像．以下說法正確的是()A．加速電壓越高，電子的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，分辨本領(lǐng)越強(qiáng)B．加速電壓越高,電子的波長(zhǎng)越短,衍射現(xiàn)象越明顯C．如果加速電壓相同，則用質(zhì)子束工作的顯微鏡比用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)強(qiáng)D．如果加速電壓相同,則用質(zhì)子束工作的顯微鏡比用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)弱解題指導(dǎo)設(shè)加速電壓為U，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，則有Ek＝eq\f（1,2）mv2＝eU＝eq\f(p2,2m)，又p＝eq\f（h,λ)，故eU＝eq\f（h2，2mλ2)，可得λ＝eq\r（\f(h2，2emU)).對(duì)電子來(lái)說，加速電壓越高，λ越小，衍射現(xiàn)象越不明顯,故A、B錯(cuò)．電子與質(zhì)子比較，因質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，可知質(zhì)子加速后的波長(zhǎng)要小得多，衍射現(xiàn)象不明顯，分辨本領(lǐng)強(qiáng)，故C對(duì)，D錯(cuò)．答案C方法點(diǎn)評(píng)利用動(dòng)能Ek＝eq\f（1，2)mv2＝qU，動(dòng)量p＝mv及德布羅意波長(zhǎng)λ＝eq\f（h,p)三個(gè)表達(dá)式把波長(zhǎng)λ與電壓U、粒子質(zhì)量m的關(guān)系找出來(lái)．1．(多選)以下說法中正確的是(）A．光波和物質(zhì)波都是概率波B．實(shí)物粒子不具有波動(dòng)性C．光的波動(dòng)性是光子之間相互作用引起的D．光通過狹縫后在屏上形成明暗相間的條紋，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動(dòng)規(guī)律確定答案AD解析光波和物質(zhì)波都是概率波，可通過波動(dòng)規(guī)律來(lái)確定，故A、D正確,B錯(cuò)誤；光的波動(dòng)性是光的屬性，不是光子間相互作用引起的，C錯(cuò)誤．2．如圖1所示，一個(gè)粒子源產(chǎn)生某種粒子，在其正下方安裝只有兩條狹縫的擋板，粒子穿過狹縫打在下方的熒光屏上使熒光屏發(fā)光,那么在熒光屏上將看到（）圖1A．只有兩條亮紋B．有多條明暗相間的條紋C．沒有亮紋D．只有一條亮紋答案B解析由于粒子源產(chǎn)生的粒子是微觀粒子，它的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)規(guī)律支配，對(duì)大量粒子運(yùn)動(dòng)到達(dá)屏上的某點(diǎn)的概率，可以用波的特征進(jìn)行描述，即產(chǎn)生雙縫干涉，在屏上將看到干涉條紋，所以B正確．3．下列實(shí)驗(yàn)中，深入地揭示了光的粒子性一面的有（)答案A解析X射線被石墨散射后部分波長(zhǎng)變大，這是康普頓效應(yīng)，說明光具有粒子性，故A正確；衍射圖樣說明光具有波動(dòng)性，B錯(cuò)誤;α粒子散射實(shí)驗(yàn),說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，故C錯(cuò)誤；氫原子發(fā)射的光經(jīng)三棱鏡分光后，呈現(xiàn)線狀光譜，與光的粒子性無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤．4．有人設(shè)想在探測(cè)遙遠(yuǎn)的宇宙時(shí)，給探測(cè)器安上面積極大、反射率極高（可認(rèn)為100％）的薄膜，并讓它正對(duì)太陽(yáng)，用光壓為動(dòng)力推動(dòng)探測(cè)器加速．已知探測(cè)器在某軌道上運(yùn)行時(shí)，每秒每平方米面積獲得的太陽(yáng)能為E＝1。5×104J，薄膜面積為S＝6.0×102m2,若探測(cè)器總質(zhì)量為M＝60kg，光速c＝3。0×108m/s,那么探測(cè)器得到的加速度大小最接近(根據(jù)量子理論，光子不但有能量,而且有動(dòng)量,光子動(dòng)量的計(jì)算式為p＝eq\f(h，λ)，其中h是普朗克常量,λ是光子的波長(zhǎng)）(）A．1。0×10－3m/s2 B．1.0×10－2m/s2C．1.0×10－1m/s2 D．1.0m/s2答案A解析設(shè)探測(cè)器薄膜每秒每平方米面積上有n個(gè)光子被反射,則有nheq\f(c，λ)＝E，設(shè)面積為S的薄膜受到光子的壓力為F，由動(dòng)量定理可知Ft＝2Np＝2Neq\f(h，λ)，其中總光子數(shù)N＝nS，t＝1。0s，加速度為a＝eq\f(F，M)，由以上各式可得a＝eq\f（2ES，cMt)＝1.0×10－3