实物粒子的波粒二象性

3光的波粒二象性

4实物粒子的波粒二象性

(时间：60分钟)

知识点一康普顿效应

1．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖，假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比

()．

A. 频率变大B．速度变小

C．光子能量变大 D. 波长变长

解析光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守恒，自由电子碰撞前

静止，碰撞后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，由λ＝h

p，ε＝hν

可知光子频率变小，波长变长，故D正确，由于光子速度是不变的，故B错误．

答案 D

2．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，

则碰撞过程中

()．A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′

B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′

C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′

D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′

解析能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律．光子与电子碰撞前光子

的能量E＝hν＝h c

λ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，

光子的能量E′＝hν′＝h

c

λ′，由E>E′，可知λ<λ′，选项C正确．

答案 C

3．频率为ν的光子，具有的动量为hν

c，将这个光子打在处于静止状态的电子上，

光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射．散射后的光子

()．A．虽改变原来的运动方向，但频率保持不变

B．光子将从电子处获得能量，因而频率将增大

C．散射后光子的能量减小，因而光子的速度减小

D．由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射光的频率

解析由动量公式p＝h

λ，在康普顿效应中，当入射光子与电子碰撞时，要把

一部分动量转移给电子，因而光子动量变小，波长变长，频率变小．而光的传播速度不变．

答案 D

知识点二光的波粒二象性

4．物理学家做了一个有趣的实验：如图4-3、4-2所示，在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点；如果

曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，其中不正确的是

()．

图4-3、4-2

A．曝光时间不长时，光的能量大小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子

B．单个光子的运动没有确定的轨道

C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方

D．只有大量光子的行为才表现出波动性

E．光的波动性不是光子之间的相互作用引起的

解析由于少数光子到达各点是随机的，没有确定的规律，所以出现一些不规则的点，所以选项A错误、B正确．光波是一种概率波，所以干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，所以选项C正确．少数光子表现为粒子性，大量光子表现为波动性，所以选项D正确．光的波动性不是光子之间相互作用引起的，而是光子本身固有的性质，所以选项E正确．

答案 A

5．对于光的行为，下列说法正确的是

()．A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性

B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有

波动性了

D. 光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某

种场合下，光的粒子性表现明显

解析个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性，A选项正确；光与物质作用，表现为粒子性，光的传播表现出波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为波动性表现为粒子的分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，

B、D选项正确．

答案ABD

6．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是

()．A．光显示粒子性时是分立而不连续的，无波动性；光显示波动性时是连续而不分立的，无粒子性

B．光的频率越高，其粒子性越明显；光的频率越低，其波动性越明显

C．光的波动性可以看作是大量光子运动的规律

D．伦琴射线比可见光更容易发生光电效应，而更不容易产生干涉、衍射等物理现象

解析我们既不能把光看成宏观现象中的波，也不能把光看成宏观现象中的粒子，光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，选项A错误；

光的波动性和粒子性都与光的频率有关，随着频率的增大，波动性减弱而粒子性增强，选项B正确；大量光子表现出波动性，少量光子则表现出粒子性，选项C正确；伦琴射线的频率比可见光高，在真空中、空气中或在同一种介质中的伦琴射线的波长比可见光短，因而更容易发生光电效应而更不容易观察到干涉和衍射现象，选项D正确．

答案BCD

知识点三物质波

7．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是

()．A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒也具有波粒二象性

B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道

C．波粒二象性中的波动性，是大量光子和高速运动的微观粒子的行为，这种波动性与机械波在本质上是相同的

D．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的

解析不能将微观粒子的波动性和粒子性看成宏观概念中的波和粒子，它们在本质上是不相同的．

答案 C

8．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是

()．A．弱光衍射实验

B．电子束在晶体上的衍射实验

C．弱光干涉实验

D．以上选项都不正确

解析根据课本知识我们知道，最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验．故B正确．

答案 B

9．粒子源产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到

()．A．只有两条亮纹

B．有多条明暗相间的条纹

C．没有亮纹

D．只有一条亮纹