光的波粒二象性

第3節(jié)光的波粒二象性白天的天空各處都是亮的,是大氣分子對太陽光散射的結(jié)果.美國物理學(xué)家康普頓由于在這方面的研究而榮獲了1927年的諾貝爾物理學(xué)獎,假設(shè)一個運動的光子和一個靜止的自由電子碰撞以后,電子向某一個方向運動,光子沿另一方向散射出去,則這個散射光子跟原來的光子相比(D)A.頻率變大B.速度變小C.光子能量變大D.波長變長解析:光子與自由電子碰撞時,遵守動量守恒和能量守恒,自由電子碰撞前靜止,碰撞后動量、能量增加,所以光子的動量、能量減小,由λ,ε=hν可知光子頻率變小,波長變長,故D正確;由于光子速度是不變的,故B錯誤.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都包含有電子與光子的相互作用過程,對此下列說法正確的是(D)A.兩種效應(yīng)中電子與光子組成的系統(tǒng)都服從動量守恒定律和能量守恒定律兩種效應(yīng)都相當(dāng)于電子與光子的彈性碰撞過程C.兩種效應(yīng)都屬于吸收光子的過程D.光電效應(yīng)是吸收光子的過程 ,而康普頓效應(yīng)相當(dāng)于光子和電子彈性碰撞的過程解析:光電效應(yīng)吸收光子放出電子 ,其過程能量守恒,但動量不守恒,康普頓效應(yīng)相當(dāng)于光子與電子彈性碰撞的過程 ,并且遵守動量守恒定律和能量守恒定律,兩種效應(yīng)都說明光具有粒子性 .故D正確.科學(xué)研究證明,光子有能量也有動量,當(dāng)光子與電子碰撞時,光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子.假設(shè)光子與電子碰撞前的波長為λ,碰撞后的波長為λ′,則碰撞過程中(C)A.能量守恒,動量不守恒,且λ=λ′B.能量不守恒,動量不守恒,且λ=λ′C.能量守恒,動量守恒,且λ<λ′D.能量守恒,動量守恒,且λ>λ′解析:能量守恒和動量守恒是自然界的普遍規(guī)律,適用于宏觀世界也適用于微觀世界.光子與電子碰撞時遵循這兩個守恒定律.光子與電子碰撞前光子的能量ε=hν=h,當(dāng)光子與電子碰撞時,光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子,光子的能量ε′=hν′=h,由ε>ε′可知λ<λ′,選項C正確.4.(多選)說明光具有粒子性的現(xiàn)象是 ( AD)A.光電效應(yīng) B.光的干涉C.光的衍射 D.康普頓效應(yīng)5.(多選)下列實驗中,能證實光具有波動性的是 ( BCD)A.光電效應(yīng)實驗 B. 光的雙縫干涉實驗C.光的圓孔衍射實驗 D.泊松亮斑實驗解析:光的雙縫干涉、圓孔衍射、泊松亮斑實驗都說明光具有波動性.6.(多選)關(guān)于光的波動性與粒子性,以下說法正確的是(BC)愛因斯坦的光子說否定了光的電磁說光電效應(yīng)現(xiàn)象說明了光的粒子性C.光波不同于機械波,它是一種概率波D.光的波動性和粒子性是相互矛盾的 ,無法統(tǒng)一解析:愛因斯坦的光子說并沒有否定電磁說,只是在一定條件下光是體現(xiàn)粒子性的,A錯;光電效應(yīng)說明光具有粒子性,說明光的能量是一份一份的,B對;光波是一種概率波,所以C對;光的波動性和粒子性不是孤立的,而是有機的統(tǒng)一體,D錯.下列關(guān)于光的波粒二象性的理解,正確的是(D)A.大量的光子中有些光子表現(xiàn)出波動性 ,有些光子表現(xiàn)出粒子性B.光在傳播時是波,而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子C.高頻光是粒子,低頻光是波D.波粒二象性是光的屬性,有時它的波動性顯著,有時它的粒子性顯著解析:光的波粒二象性是光的屬性 ,不論其頻率的高低還是光在傳播或者是與物質(zhì)相互作用,光都具有波粒二象性,大量光子的效果易呈現(xiàn)出波動性,個別光子的效果易表現(xiàn)出粒子性,光的頻率越高,粒子性越強,光的頻率越低,波動性越強,故A,B,C錯誤,D正確.8.關(guān)于光的本性,下列說法正確的是( C )A.波動性和粒子性是相互矛盾和對立的 ,因此光具有波粒二象性是不可能的B.光的波動性類似于機械波 ,光的粒子性類似于質(zhì)點C.大量光子表現(xiàn)波動性,個別光子表現(xiàn)粒子性D.γ射線具有顯著的粒子性 ,而不具有波動性解析:由光的波粒二象性可知,光是同時具有波粒二象性的 .但是不同于宏觀的機械波和宏觀粒子 ,波動性和粒子性是光在不同情況下的表現(xiàn),是同一客觀事物的兩個側(cè)面.我們無法用一種學(xué)說去說明光的所有行為,只能認(rèn)為光具有波粒二象性.實際上光是一種概率波,即少數(shù)光子的行為表現(xiàn)出粒子性,大量光子的行為表現(xiàn)出波動性.綜上所述選項C正確.9.(多選)關(guān)于光的性質(zhì),下列敘述中正確的是(BC)A.在其他同等條件下,光的頻率越高,衍射現(xiàn)象越容易看到B.頻率越高的光,粒子性越顯著;頻率越低的光,波動性越顯著C.大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性 ,個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性D.如果讓光子一個一個地通過狹縫時 ,它們將嚴(yán)格按照相同的軌道和方向做極有規(guī)則的勻速直線運動解析:光具有波粒二象性,頻率越高,粒子性越顯著;少量光子表現(xiàn)出粒子性,但光子的波粒二象性是本身固有的 .經(jīng)150V電壓加速的電子束,沿同一方向射出,穿過鋁箔后射到其e-31kg,則(D)后的屏上,已知電子質(zhì)量m=9.1×10所有電子的運動軌跡均相同所有電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)均相同C.電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)可用牛頓運動定律確定D.電子到達(dá)屏上的位置受波動規(guī)律支配 ,無法用確定的坐標(biāo)來描述它的位置解析:電子束穿過鋁箔時發(fā)生衍射,受波動規(guī)律支配,不可能同時準(zhǔn)確地知道電子的位置和動量,不可能用“軌跡”來描述電子的運動,所以A,B,C均錯誤,D正確.11.(多選)在單縫衍射實驗中 ,中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的 95%以上,假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫 ,那么該光子( CD)一定落在中央亮紋處一定落在亮紋處C.可能落在暗紋處D.落在中央亮紋處的可能性最大解析:根據(jù)光波是概率波的概念,對于一個光子通過單縫落在何處,是不確定的,但概率最大的是落在中央亮紋處.故C,D選項正確.下面列舉的是人類對光的本性的認(rèn)識:A.牛頓的微粒說和惠更斯的波動說光的干涉、衍射現(xiàn)象證明波動說是正確的C.光電效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為愛因斯坦的光子說誕生奠定了基礎(chǔ)D.光波的傳播介質(zhì)問題是麥克斯韋電磁說誕生的基礎(chǔ)一切微觀粒子都具有波粒二象性光具有波粒二象性G.微觀世界波粒二象性的統(tǒng)一 ,使人們認(rèn)識到光的波動性實際是光子運動規(guī)律的概率波請按人類的認(rèn)識發(fā)展進(jìn)程將字母按順序排列起來: .解析