17.4概率波(教师版)2017-2018学年高二物理人教选修3-5

第十七章波粒二象性

第4节概率波

1．下列各种波是概率波的是

A．声波

B．无线电波

C．光波

D．物质波

【答案】BCD

【解析】声波是机械波，A错误；电磁波和物质波都是概率波，无线电波和光波都属于电磁波，BCD正确。

2．在双缝干涉实验中出现的明暗条纹说明了

A．光具有波动性

B．光具有粒子性

C．光波是一种概率波

D．以上全都错误

【答案】AC

【解析】双缝干涉实验中出现的明条纹和暗条纹，又说明了光子落点具有一定的概率，即符合概率波的规律，说明光具有波动性。故AC正确。

【名师点睛】光的波粒二象性是指光既具有波动性又有粒子性，少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性。在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的可以体现波动性，波长短可以体现粒子性。

3．下列说法中正确的是

A．电子具有波动性，属于一种概率波

B．电磁波以机械振动的形式传播

C．光的偏振现象表明光是一种横波

D．超声波可以在真空中传播

【解析】粒子具有波动性，属于一种概率波；机械波以机械振动形式传播；光的偏振说明光是一种横波；

超声波是一种机械波，不可在真空中传播。电子属于实物粒子，具有波动性，也属于一种概率波，故A 正确；机械波以机械振动形式传播，故B错误；光的偏振说明光是一种横波，故C正确；超声波是一种机械波，不可在真空中传播。但电磁波可以在真空中传播，故D错误。

【名师点睛】考查粒子具有波动性，理解概率波的含义，知道光的偏振是横波，而超声波是属于机械波，不可在真空中传播。

4．在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对一个光子到达观察屏的位置，下列说法正确的是A．到达亮条纹处的概率比到达暗条纹处的概率大

B．到达暗条纹处的概率比到达亮条纹处的概率大

C．该光子可能到达观察屏的任意位置

D．以上说法均不可能

【答案】AC

【解析】双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，说明光子到达该位置的概率大，对于一个光子来说，体现粒子性，到什么位置的几率都有，所以只能说到达明条纹处的概率大，到达暗条纹处的概率小，AC对。

5．关于经典波的特征，下列说法正确的是

A．具有一定的频率，但没有固定的波长

B．具有一定的波长，但没有固定的频率

C．既有一定的频率，也有固定的波长

D．还具有周期性

【答案】CD

【解析】与经典粒子不同，经典的波在空间弥散开来，其特征是具有波长和频率，有就是具有时空的周

期性。经典波的波长，周期，波速满足v=λf=λ

T

，所以具有一定的频率和波长。故CD正确。

6．关于电子的运动规律，以下说法正确的是

A．电子如果表现出粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律B．电子如果表现出粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律C．电子如果表现出波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律D．电子如果表现出波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律

【解析】由于电子是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，也不遵从牛顿运动定律，所以选项AB错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，但可确定电子在某点附近出现的概率且遵循波动规律，选项C正确，D错误。

7．下列关于物质波的认识中正确的是

A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波

B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的

C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的

D．物质波是一种概率波

【答案】ACD

【解析】物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配，一切运动的物体才有物质波。任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波所以要物体运动时才有物质波。故A选项正确。衍射现象是一切波的性质特征。X射线是原子的外层电子受激发而发出一种电磁波，不是物质波。故B选项错误。电子是实物粒子，衍射是波特有的，所以电子束的衍射图样证实了德布罗意物质波的假设是正确的。故C 选项正确。物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配。故D选项正确。

【名师点睛】此题要理解物质波的概念，知道一切运动的物体才有物质波，电子衍射图样是物质波存在的证明。

8．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）、（b）、（c）所示的图象，则

A．图象（a）表明光具有粒子性

B．图象（c）表明光具有波动性

C．用紫外光观察不到类似的图象

D．实验表明光是一种概率波

【答案】ABD

【解析】图象（a）以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，故A正确。图象（c）有明显的明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，故表明光具有波动性，故B正确。因为紫外光是不可见光，所以直接用眼睛观察不到类似的图象，但是用感光胶片就能观察到类似现象，故C错误。因为单个光子所能到达的位置不能确定，但大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波。故D正确。

9．在弱光的干涉实验中，控制光的强度，使前一个光子到达屏幕后才发出第二个光子，从而排除光子之间相互作用的可能性。在这种情况下，如果时间较短，则在光屏上出现的是__________________________，若经过比较长的时间，则在屏上可以看到__________________。这说明光子到达亮条纹处的__________ ___较大，到达暗条纹处的_____________较小，所以我们可以说光是一种_____________波。

【答案】无规则分布的曝光点明显的干涉条纹概率概率概率

【解析】从少量光子出现在明条纹的位置概率大，出现在暗条纹的位置概率小，说明光是一种概率波；

弱光是少量光子的意思，少量光子出现的的位置不确定，无规律可言；对于大量光子出现的概率体现为宏观现象。

10．1927年，两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图案，如图所示，图中，“亮圆”

表示电子落在其上的大，“暗圆”表示电子落在其上的小。

【答案】概率概率

【解析】根据概率波的概念，“亮圆”处的电子数目多，概率大，“暗圆”处的电子数目少，概率少。11．电子、质子等实物粒子和光子一样，具有波动性，这种波动性就是粒子本身在空间某处出现的_____________大小问题；但光子又不同于其他实物粒子，光子在真空中的__________________是其他粒子永远达不到的。

【答案】概率传播速度

【解析】实物粒子也是一种概率波，既具有粒子性又具有波动性，大量粒子体现波动性，及概率大小的问题；根据光速不变原理，真空中的光速是最快的，是实物粒子达不到的。