1、3光的波粒二象性1.(多选)下列说法正确的是()A.康普顿发现了电子B.卢瑟福提出了原子的核式结构模型C.贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象D.伦琴发现了X射线解析:康普顿发现了康普顿效应,汤姆孙发现了电子,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象,伦琴发现了X射线(伦琴射线),所以答案为B、C、D.答案:BCD2.频率为的光子,具有的能量为h,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,因而频率增大C.散射后的光子运动方向将与电子运
2、动方向在同一直线上,但方向相反D.由于电子受到碰撞,散射后的光子频率将低于入射光的频率解析:发生散射后光子频率将降低,因为在碰撞过程中满足动量守恒定律,所以碰撞后的运动方向由动量守恒定律决定,不一定在同一直线上.答案:D3.(多选)对光的认识,以下说法正确的是()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
3、行为表现为波动性;光与物质相互作用,表现为粒子性,光的传播表现为波动性,光的波动性与粒子性都是光的本质属性,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,故正确选项为A、B、D.答案:ABD4.关于光的波粒二象性,下列说法正确的是()A.光的频率越高,衍射现象越容易看到B.光的频率越高,粒子性越显著C.大量光子产生的效果往往显示粒子性D.光的波粒二象性否定了光的电磁说解析:光具有波粒二象性,波粒二象性并不否定光的电磁说,只是说某些情况下粒子性明显,某些情况下波动性明显,故D错误.光的频率越高,波长越短,粒子性越明显,波动性越不明显,越不易看到其衍射现象,故B正确,A错
4、误.大量光子的行为表现出波动性,个别光子的行为表现出粒子性,故C错误.答案:B5.(多选)关于光的性质,下列叙述正确的是()A.从能量的角度看,频率越高的光子能量越大,其粒子性越显著B.从能量的角度看,频率越低的光子能量越小,其波动性越显著C.大量光子往往呈现出波动性效果,个别光子往往呈现出粒子性效果D.如果让光子一个一个地通过狭缝时,它们将严格按照相同的轨道和方向做极有规则的匀速直线运动解析:频率越高的光,粒子性越强,频率越低的光,波动性越强;单个光子的运动是不确定的,它的轨迹是无规则的,但大量光子就遵循统计规律了.答案:ABC6.用甲、乙两种不同的单色光做光的干涉实验,分别让这两种光通过同
5、一种装置,所得的干涉条纹,甲的间距比乙的大,则以下说法正确的是()A.甲在真空的传播速度比乙的小B.甲、乙两种光相比,甲光的波动性显著些C.甲、乙两种光相比,甲光的粒子性显著些D.用甲、乙两种光照射同一种金属均发生了光电效应,则用甲光照射时,从金属表面逸出的光电子的最大初动能大解析:在真空中,各种色光的传播速度都相等,为光速c,故A错.由甲的干涉条纹间距比乙的大可得,甲光的波长大,频率较小,因此甲光的波动性显著,乙光的粒子性显著,故B对,C错.由爱因斯坦光电效应方程可知,频率小的甲光照射金属后,逸出的光电子的最大初动能较小,故D错.答案:B7.说明光具有波动性的典型实验有光的和;说明光具有粒子
6、性的典型现象有和.答案:干涉衍射光电效应康普顿效应8.假设一个光子与一个静止的电子碰撞,光子并没有被吸收,只是被电子反弹回来,散射光子的频率和波长与原来的光子相比发生了什么变化?为什么?解析:散射光子频率变小.由于光子与电子碰撞过程中动能和动量都守恒,所以碰撞后光子的能量减小,由=h 知散射光子的频率减小,但光速是不变的,所以波长变长.答案:见解析9.在实验室进行了这样一个实验:在一个密闭的暗箱里依次放上如图所示的器材,小灯泡发出的光经过熏黑的玻璃,后边的光十分微弱,经过三个月的曝光,在感光胶片上出现了非常清晰的衍射条纹.对感光胶片进行光能量测量,得出每秒到达感光胶片的光能量是510-13 J
7、,假如起作用的光波长为500 nm,光子依次通过狭缝,且当时实验测得暗箱的长度为1.2 m,普朗克常量h=6.6310-34 Js.(1)求每秒到达感光胶片的光子数;(2)求光束中相邻两光子到达感光胶片相隔的时间和相邻两光子之间的平均距离;(3)根据第(2)问的计算结果,能够找到支持光是概率波的证据吗?请简要说明理由.解析:(1)设每秒达到感光胶片的光能量为E0,对于=500 nm的光子能量为=hc,因此每秒到达感光胶片的光子数为n=E0,解以上两式得n=1.25106(个).(2)光子是依次到达感光胶片的,相邻两光子到达感光胶片的时间间隔t=1n=8.010-7 s,相邻两光子间的平均距离为x=ct=2.4102 m.(3)根据(2)的结果可知,两光子间距有240 m,而小灯泡到感光胶片之间的距离只有1.2 m,所以在熏黑的玻璃右侧的暗箱里一般不可能有两个光子同时运动.这样就排除了衍射条纹是由于光子相互作用产生的波动行为的可能性,因此,衍射图样的出现是许多光子各自独立行为累积的结果,在衍射条纹的亮区是光子到达可能性较大的区域,而暗区是光子到达可能性较小的区域.这个实验支持了光是概率波的观点.答案:(1)1.25106个(2)2.4102 m(3)见解析