1、课时作业17光的波粒二象性时间：45分钟一、选择题(16为单选，79为多选)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1927年的诺贝尔物理学奖假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞以后，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(D)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，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子碰撞前静止，碰撞后其动量、能量增加，所以光子的动量、能量减少，故C错误由、h可知光子频率变小，波长变长，故A错误，D正确由于光子速度是不变的
2、，故B错误2.如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验(D)A只能证明光具有波动性B只能证明光具有粒子性C只能证明光能够发生衍射D证明光具有波粒二象性解析：弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应现象，则证明光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，选项D正确3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，碰撞后的波长为，则碰撞过程中(C)A能量守恒，动量不守恒，且B能量
3、不守恒，动量不守恒，且C能量守恒，动量守恒，且解析：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规律光子与电子碰撞前光子的能量hh，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hh，由可知，选项C正确4一个电子被加速后，以极高的速度在空间运动，关于它的运动，下列说法中正确的是(D)A电子在空间做匀速直线运动B电子上下左右颤动着前进C电子运动轨迹是正弦曲线D无法预言它的路径解析：根据概率波的知识可知，某个电子在空间中运动的路径我们无法确定，只能根据统计规律确定大量电子的运动区域，故选项D正确5关于光的本性，下列说法正确的是(C)A波
4、动性和粒子性是相互矛盾和对立的，因此光具有波粒二象性是不可能的B光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C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D射线具有显著的粒子性，而不具有波动性解析：由光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性的但是不同于宏观的机械波和宏观粒子，波动性和粒子性是光在不同情况下的表现，是同一客观事物的两个侧面我们无法用一种学说去说明光的所有行为，只能认为光具有波粒二象性实际上光是一种概率波，即少数光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性综上所述选项C正确6数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子
5、打在光屏上的一个亮点，现知2 000万像素的数码相机拍出的照片比200万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为(D)A光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C大量光子表现出光的粒子性D光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性7关于光的性质，下列叙述中正确的是(BC)A在其他同等条件下，光的频率越高，衍射现象越容易看到B频率越高的光，粒子性越显著；频率越低的光，波动性越显著C大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性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
6、析：光具有波粒二象性，频率越高，粒子性越显著；少量光子表现出粒子性，但光子的波粒二象性是本身固有的8说明光具有粒子性的现象是(AD)A光电效应 B光的干涉C光的衍射 D康普顿效应9为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是(AC)A使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间很短，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C大量光子的运动显示光的波动性，个别光子的运动显示光的粒子性D光只有波动性没有粒子性解析：光的波动性是统计规律的结果，对个别光子我们无法
7、判断它落到哪个位置；对于大量光子遵循统计规律，即大量光子的运动或曝光时间足够长，显示出光的波动性二、非选择题10在双缝干涉实验中，若在像屏处放上照相底片，并使光子流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果证明，如果曝光时间不太长，底片上出现无规则分布的光点；如果曝光时间足够长，底片上出现规则的干涉图样解析：在双缝实验中，如能使光子一个一个地通过狭缝，如果曝光时间短，底片上只出现一些无规则分布的点，形不成干涉特有的明、暗相间的条纹，表现出光的粒子性点分布看似无规则，但点在底片上各处出现的概率却遵从双缝干涉实验中波强分布的规律；如果曝光时间足够长，底片上就出现如同强光短时间曝光一样的规则的干涉
8、条纹在干涉条纹中光波强大的地方，也就是光子到达机会多的地方所以，从这种意义上，可以把光的波动性看作表明光子运动规律的一种概率波11A、B两种光子的能量之比为21，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功答案：21EA2EB解析：光子能量h，动量p，且得p，则pApB21.A照射时，光电子的最大初动能EAAW0.同理，EBBW0，解得W0EA2EB.12在实验室的一个密闭暗箱内，依次放置小灯泡(紧靠暗箱左壁)、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、感光胶片(紧靠暗箱右壁)，如图所示小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经多次
9、曝光，感光胶片上“针尖造影”的周围，才出现非常清晰的衍射条纹测量结果表明，每秒到达胶片的“光能量”为51013 J已知有效光波波长为500 nm，暗箱长度为1.2 m，设光子依次通过狭缝，普朗克常数为6.631034 Js，求：(1)每秒到达胶片的光子数(2)光束中“两相邻光子”先、后到达胶片的时间及其平均距离(3)第(2)问的结果，能否支持光是“概率波”？请简要说明理由答案：(1)1.26106(个)(2)8.0107 s2.4102 m(3)见解析解析：(1)设每秒到达胶片的“光能量”、光子的能量分别为E0、E，则依据已知条件、光子说等可得每秒到达胶片的光子数nE0/EE0/hE0/hc代入已知数据，可得n1.26106(个)(2)所谓光子“依次”到达胶片，即光子一个一个地通过狭缝已知暗箱长度L1.2 m，则光束中两相邻光子先后到达胶片的时间t8.0107 s.两相邻光子的平均距离sct2.4102 m(3)分析第(2)问的结果，sL，可知在熏黑的玻璃“右侧”不可能同时有两个运动的光子，表明衍射条纹绝不是光子相互作用产生的，而是不同时刻到达胶片的许多光子、各自独立作用的积累效果在胶片的衍射明纹、暗纹区，则分别表明光子到达该处的“机会”较大、较小，即光是一种“概率波”