21光的量子性习题解答22微观粒子的波动性和状态描述习题解答

高中物理测试题光的粒子性与波动性高中物理测试题：光的粒子性与波动性一、选择题1. 以下是关于光的粒子性和波动性的描述，正确的是：A. 光既有粒子性又有波动性B. 光只有粒子性，没有波动性C. 光只有波动性，没有粒子性D. 光既没有粒子性也没有波动性2. 下列现象中，属于光现象表现出波动性的是：A. 光电效应B. 光的偏振C. 光的衍射D. 光的光电效应3. 关于光的粒子性和波动性的实验与现象，以下说法错误的是：A. 霍尔效应证明光具有粒子性B. 杨氏干涉实验证明光具有波动性C. 光电效应实验证明光具有粒子性D. 双缝干涉实验证明光具有波动性4. 光的波动性和粒子性都可以用来解释以下现象，唯一正确的是：A. 光的干涉和光的衍射B. 光的反射和光的折射C. 光的散射和光的吸收D. 光的偏振和光的色散二、简答题1. 请简要解释光的粒子性和波动性，并给出相关实验或现象来支持你的解释。

2. 根据杨氏双缝干涉实验，解释光的波动性。

3. 根据光电效应实验，解释光的粒子性。

4. 什么是光的偏振现象？简述光的偏振与光的波动性之间的联系。

三、大作文光既具有粒子性又具有波动性，这是物理学中的一个重要概念。

粒子性和波动性两个不同的性质共同组成了光的本质。

粒子性表现为光的能量以离散的粒子，即光子的形式存在；而波动性则表现为光的传播方式类似于波动，具有干涉、衍射等波动现象。

光的波动性可以通过杨氏双缝干涉实验来解释。

在实验中，将一束光通过一个狭缝，然后照射到两个相隔一定距离的小孔上，形成两个次级波。

当这两个次级波相遇时，会出现干涉现象，即波峰与波峰相加，波谷与波谷相消。

这种干涉现象说明了光具有波动性，并且可以通过波的叠加产生干涉效应。

光的粒子性可以通过光电效应实验来解释。

光电效应是指当光照射到某些金属表面时，金属表面会产生电子的发射现象。

根据光电效应实验结果可知，只有当光的能量大于金属表面的逸出功时，金属才会发射电子。

这种现象表明光具有粒子性，光的能量以光子的形式存在，并且与电子发射的行为相关。

光的微粒说和波动说（附答案）一、光的微粒说和波动说光的本性问题很早就引起人们的注意，在对光的本性的探究中，逐渐形成了两种观点。

1．光的微粒说，认为光是从光源发出的高速运动的小颗粒。

这种看法可以圆满地解释光的直线传播，影的形成。

如果把小颗粒比喻成弹性小球，当小球碰在桌面上时，垂直于桌面的分速度，在与桌面碰撞时，原速反向弹回；平行与桌面的分速度不发生变化，则可以圆满地得出了反射定律。

在解释折射定律时，如果假设垂直于媒质的分速度在光密媒体中的速度分量变大，则可以圆满地解释光从光疏媒质射向光密媒质的近法线折射。

并能导出折射定律（即入射角正弦与折射角正弦之比为常数。

）但这就要假设光在光密媒质中速度较大。

但光的微粒说同时也遇到困难，即光入射到两种不同媒质界面时，为什么一部分光被反射，一部分被折射？另外，当两束光交叉相遇时，为什么能够沿原方向传播？2．光的波动说。

认为光是某种振动，以波动形式向周围传播。

光的波动说可以圆满解释光射向媒质界面时，可以同时发生反射和折射。

因为水波在遇到这类情况时，反射与折射可以同时发生。

两列波相遇时，可以仍照原方向传播。

用光的波动说还可以解释光从光疏媒质射向光密媒质的近法线折射，但是需假设光在光密媒质中的传播速度较小。

但当时还没有开展光速测定，所以哪种说法更合理，还无法确定。

另外，光的波动说在解释光的直线传播与影的形成等不如光的微粒说来得容易。

两种学说在解释光的一些现象时，既有成功的一面，又有不足的一面，都无法圆满解释所有的光学现象。

但因微粒说的代表人物是牛顿，因牛顿的地位和影响，所以微粒说在其后的很长一段时间内，一直占主导地位。

一直到19世纪初，光的干涉、衍射现象在实验中被相继观测到，特别是在光速的测定实验中，得到的是在光密媒质中的传播速度较小，波动说的地位逐渐得到承认。

二、光的干涉1．波的干涉两列波干涉的条件：频率相同，相差恒定，才可以产生稳定的干涉现象。

2．光的干涉：如果两个光源发出的光满足干涉条件，将也会观察到光的干涉现象。

一、单选题(选择题)1. 如图为氢原子光谱在可见光区域内的四条谱线Hα、Hβ、Hγ和，都是氢原子中电子从量子数n＞2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，根据此图判定错误的是（）A．Hα对应的原子前后能级之差最小B．同一介质对Hα的传播速度最大C．光子的动量最大D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则用Hβ照射同一金属一定不能产生光电效应2. 发光功率为P的激光器发出波长为λ的激光，假设某一光子与静止的电子发生正碰（）A．与电子碰撞后，光子的波长不变B．与电子碰撞后，光子的波长变短C．激光器发出光子的动量为D．激光器每秒钟发出光子的数量为3. 下列现象能反映“光具有粒子性”的是（）A．光能同时发生反射和折射B．光的干涉C．光的衍射D．光电效应4. 在白炽灯光的照射下，能从捏紧的两块玻璃板的表面看到彩色条纹；通过游标卡尺两个测量爪之间的狭缝去观察发光的白炽灯，也会看到彩色条纹，这两种现象（）A．都是光的衍射现象B．都是光的干涉现象C．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象D．都是光的波动性的表现5. 下列说法不正确的是（）A．光的偏振现象，证明光是横波B．康普顿效应说明光具有波动性C．光电效应现象说明光具有粒子性D．电子衍射现象证实了电子的波动性6. 让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（大小约）上，可得到电子的衍射图样，如图所示。

下列说法正确的是（）A．电子衍射图样说明了电子具有波动性B．电子物质波波长比可见光波长更长C．加速电压越大，电子的物质波波长越长D．动量相等的质子和电子，对应的物质波波长不相等7. 下列说法正确的是（）A．爱因斯坦发现了光电效应，并提出相应理论，合理地解释了光电效应B．康普顿效应表明光有波动性；光电效应说明光有粒子性C．α粒子散射实验中，α粒子碰到电子会出现大角度散射D．电子的波动是概率波8. 太阳帆（英文名：So lar s ail s）是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。

光的粒子性和波动性测试题光既具有粒子性，又具有波动性，这一理论由量子力学的父亲之称的德布罗意首次提出，随后受到了爱因斯坦的验证和发展。

现在，我们来进行一些测试题，以加深我们对光的粒子性和波动性的理解。

题目1：光的粒子性实验验证请你简述爱因斯坦通过对光电效应的研究，验证了光的粒子性的实验过程和结果。

解析：在光电效应实验中，爱因斯坦观察到，当光照射到金属表面时，如果光的频率足够高，就会引起电子从金属中退出。

这一现象无法用传统的波动理论解释，而通过引入光子概念，将光看作是由一系列离散的粒子组成的，可以完美地解释这一现象。

爱因斯坦进一步提出，光电效应中电子的动能只与光的频率有关，而与光的强度无关。

这一结论进一步验证了光的粒子性。

题目2：光的波动性实验验证请你简要描述杨氏双缝实验验证了光的波动性的实验过程和结果。

解析：杨氏双缝实验是用来验证光的波动性的经典实验之一。

在实验中，光通过一个狭缝后，形成一道波阵面，然后这道波阵面经过两个很窄的缝隙，分裂成两个波阵面。

这两个波阵面在银幕上重叠，形成干涉条纹。

通过观察干涉条纹的分布，我们可以得出结论，光既具有波动性，能够产生干涉现象。

题目3：光的粒子性和波动性的矛盾为什么光既能够表现出粒子性，又能够表现出波动性？这是否与我们直观的经验相悖？解析：在我们的直观经验中，物体要么是粒子，具有确定的位置和速度，要么是波动，具有干涉和衍射等现象，两者似乎相互矛盾。

然而，在微观尺度上，光既具有粒子性又具有波动性，并不存在直接的矛盾。

这是因为光的双重性并非是我们所熟悉的宏观物体的特征，而是量子领域的基本规律。

光以光子的形式传播，具有粒子性质，同时在空间中展示出波动性质。

题目4：实践应用：物质波的实验验证简述物质波的实验验证过程和结果，以及物质波的应用领域。

解析：物质波是德布罗意提出的一种波动性质，具有与光波相似的特性。

物质波的实验验证通过电子衍射实验实现。

实验中，将经过速度选择器选择出相同速度的电子，然后让这些电子通过一个狭缝，最终在屏幕上形成干涉条纹。

第十五章光的波动性和粒子性第一课时光的干与和衍射实战45分钟1.用单色光做双缝干与实验时，以下说法正确的选项是()A.入射光波长越长，干与条纹间距越大B.入射光频率越高，干与条纹间距越大C.把入射光中绿光变成紫光，干与条纹间距变小D.把入射光中绿光变成红光，干与条纹间距变小解析：由公式Δx＝ldλ可知，在d、l不变的情形下．Δx与λ成正比，因此A对．由于频率越高，依据c＝λf可知，λ越小，Δx也越小，故B错．因为λ绿＞λ紫，λ绿＜λ红，因此C对D错．答案：AC2．双缝干与实验装置如下图，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为L，调整实验装置使得像屏上能够见到清楚的条纹，关于干与条纹的情形，以下表达正确的选项是()A.假设将像屏向左平移一小段距离，屏上的干与条纹将变得不清楚B.假设将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清楚的干与条纹d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大解析：屏上明暗条纹之间的距离老是相等的，其距离大小Δx与双缝之间距离d、双缝到屏的距离l及光的波长λ有关，即Δx＝ldλ，判定可得答案．答案：BD3．如下图，在暗室中从单色点光源S直接射到屏PP′上的一束光在Sb和Sd之间，从S射到平面镜MN再反射到屏PP′上的另一束光在Ma和Nc之间(S′是S在平面镜MN的像)．关于这时屏PP′上是不是可能显现明暗相间的条纹，以下说法正确的选项是()B.可能，出此刻a、b之间C.可能，出此刻b、c之间D.可能，出此刻c、d之间解析：由于S′是S的像，可当做两个相干光源，从S发出的光射到bd区域，(似乎)从S′射出的光(实际上是反射光)射到ac区域，故bc区为一起传播的区域，即干与区，必显现明暗相间的条纹，应选C.答案：C4．有关光的双缝干与和衍射的现象中，以下说法正确的选项是()A.不管用什么色光做双缝干与实验，中央必然是亮纹B.用白光做双缝干与实验时，取得的彩色亮纹中最靠近中央的是红光C.用白光做单缝衍射实验，取得的彩色条纹中偏离中央最远的是红光D.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是由于增透膜增强了对紫光的透射解析：因为中央到双缝的光程差恒为零，因其中央位置始终是亮纹，那么A正确；因为双缝实验中屏上干与条纹的间距与入射光波长成正比，白光中的紫光波长最短，因此取得的彩色条纹中最靠近中央的是紫色，那么B错；白光中红光的波长最长，对一样的单缝，红光的衍射现象最明显，取得的中央亮纹最宽，因此彩条中偏离中央最远的是红光，那么C 对；照相机镜头涂的增透膜，一般是针对人眼最灵敏的绿光设计的，使从镜头反射的绿光干与相消，而对太阳光中红光和紫光并无显著减弱，因此看上去呈淡紫色，并非是增强了对紫光的透射．答案：AC5．如下图，用单色光做双缝干与实验，P处为第二亮纹，改用频率较高的单色光重做实验(其他条件不变)时，那么第二亮纹的位置()P处P点上方P点下方解析：光的频率变高，波长变小，条纹间距变小，在P点下方会显现二级亮纹．答案：C6．在单色光的双缝干与实验中()C.从两个狭缝到屏上的路程差是光的波长的奇数倍处，显现暗条纹D.从两个狭缝到屏上的路程差是光的波长的整数倍处，显现亮条纹解析：波峰和波峰重叠处和波谷和波谷处的点均为振动增强点，显现亮纹，路程差是光的波长的整数倍处，显现亮条纹，路程差是光的半波长的奇数倍处，显现暗条纹．答案：AD7．用波长为λ的平行单色光照射双缝，在光屏上偏离中心的P点处恰好显现亮条纹，那么()λ的单色光照射，P点处必然显现亮条纹λ的单色光照射，P点处必然显现暗条纹λ2的单色光照射，P点处—定显现亮条纹λ2的单色光照射，P点处必然显现暗条纹解析：显现亮纹条件是Δs＝nλ，当波长变成2λ时，Δs不必然是2λ的整数倍，因此P 点可能是亮纹或暗纹．当波长变成λ/2时，Δs必然是λ/2的整数倍，故P点必然是亮纹．因此选C.答案：C8．劈尖干与是一种薄膜干与，装置如下图，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成—个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干与条纹如下图．干与条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或明条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现假设在图装置中抽去一张纸片，那么当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观看到的干与条纹()A.变疏B．变密C.不变D．消失解析：撤去一张纸片后，劈形空气薄膜的劈势(即倾斜程度)减缓，相同水平距离上，劈势厚度转变减小，以致于干与时路程差转变减小，条纹变宽，条纹数量变少(变疏)，故A正确．答案：A9．一个半径较大的透明玻璃球体，截去上面的一大部份，然后将这—部份放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如下图，在反射光中看到的是()解析：因为以玻璃球体与水平面的接触点为圆心的同一个圆周上，光通过空气楔形膜的路程差是相同的．因此干与条纹是环形的，应选B.答案：B点拨：此题是对薄膜干与的创新应用的考查．分析时要抓住在相同水平距离上，空气膜厚度转变变小这一前提，从而得出条纹变疏的结论．10．以下哪些属于干与现象()D.上表面附有油膜的厚玻璃板，受阳光照射，在油膜表面上会有彩色光斑解析：BD点拨：A是色散，C是全反射，B、D才是干与．答案：BD11．取两块平玻璃板，合在一路用手捏紧，从玻璃板上方会看到彩色条纹，这是光的干与现象，关于这一干与的以下说法正确的选项是()A.这是上、下两块玻璃板的上表面反射光干与结果B.这是上面那块玻璃的上、下两个表面的反射光干与的结果C.这是两玻璃板间的空气膜上、下两表面的反射光干与的结果D.这是下面玻璃的上、下两个表面反射光干与的结果解析：玻璃间形成的空气膜的上、下两表面的反射光产生的干与现象．答案：C12．用太阳光照射竖直放置的香皂膜，观看香皂膜的反射光，将会看到彩色条纹．关于这些彩色条纹的说法中正确的有()C.每一组完整的彩色亮线中，都是紫光在最上方D.每一组完整的彩色亮线中，都是红光在最上方解析：这是光的干与现象，不是由色散引发的；竖直放置的香皂膜从上到下厚度慢慢增大，在同一水平高度，膜的厚度是相同的，因此每一条亮线都是水平的；薄膜干与显现亮纹的条件是同一束入射光在薄膜前后两个表面别离反射后的光程差δ等于波长λ的整数倍．在入射光接近垂直于薄膜表面入射的情形下，光程差是由薄膜的厚度决定的，竖直放置的香皂膜从上到下厚度慢慢增大，光程差也慢慢增大．由于紫光波长最短，因此每一组亮线中老是紫光的光程差先达到波长整数倍，也确实是紫光的亮线在最上方．此题选C.答案：C13．关于光的衍射的以下说法中正确的选项是()B.若是障碍物的尺寸比光的波长大得太多，就不能发生光的衍射“听其声而不见其人”，是因为声波发生了明显衍射，而光波的衍射超级微弱解析：各类障碍物都能使光发生衍射，只是有明显和不明显的区别．小孔成像的原理是光的直线传播，而不是光的衍射．高墙的高度一样是几米，那个尺寸跟声波的波长能够相较，但比光的波长大得多，因此显现“听其声而不见其人”的现象．此题选C.答案：C14．某同窗以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两测脚间形成的狭缝观看光的衍射现象后，总结出以下几点，你以为正确的选项是()A.假设狭缝与灯泡平行，衍射条纹与狭缝平行B.假设狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直解析：若是狭缝与线状白织灯平行，衍射条纹与狭缝平行且现象明显，而衍射条纹的疏密程度与缝宽有关，狭缝越小，条纹越疏；条纹间距与光的波长有关，波长越长，间距越大．答案：ACD点拨：对单缝衍射狭缝越小衍射更明显，扩展范围更大，因此条纹更疏；而条纹间距跟光的波长成正比(其它条件不变情形下)．15．关于光的衍射现象，下面说法正确的选项是()C.阳光照射到窗口玻璃上在室内显现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射D.光照射到不透明的小圆板上显现泊松亮斑，这说明光发生了衍射答案：AD16．关于光的衍射的以下说法中正确的选项是()解析：一切波都可发生衍射，因为衍射是波的特点，A对．双缝干与中光通过每一个狭缝时均伴随有光的衍射．影是光沿直线传播形成的，光的直线传播和衍射是光在不同情形下的行为，不是矛盾对立的．答案：ABC17．登山运动员在登雪山时要注意避免紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时刻被紫外线照射，不然将会严峻地损坏视力．有人想利用薄膜干与的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的损害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n，光速为c.所要排除的紫外线的频率f，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是()解析：λ＝c/f，紫外线在膜中波长是Cnf ，因此厚度为C2nf.答案：D18．某高层建筑物外墙大量利用的幕墙玻璃，在白天时外面的人看不清室内的物体．而室内的人却能较清楚地看到外面的景物，其要紧缘故是()B.在玻璃外表面涂有高反膜(即对光的反射率远大于透射率的物质)解析：高反膜的原理与增透膜原理相反，它使从膜前后表面反射出来的光叠加增强，如此由能量守恒可知透射光必减弱，在白天室内光线本身就弱，因此透射出来的就更少，外面就看不清室内的物体，而室外光线很强，因此能透射一部份光线，室内的人能较清楚地看见外面的景物．答案：B19．如下图，A、B两幅图是由单色光别离入射到圆孔而形成的图案．其中图A是光的________(填“干与”或“衍射”)图象，由此可判定出图A所对应的圆孔的孔径________ (填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径．解析：据题意知A图为小孔衍射图，而B图说明未发生衍射，故A对应孔小于B对应孔直径．答案：衍射小于点拨：由题意知是一个圆孔，而且条纹是不等间距的，因此A是衍射而不是干与．20．如下图，在双缝干与实验中，S1和S2为两狭缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为×10－6m，今别离用A、B两种单色光在空气中做双缝干与实验．(1)已知A光在折射率为n＝的介质中波长为4×10－7m，问P点是亮条纹仍是暗条纹；(2)已知B光在某种介质中波长为×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，问P点是亮条纹仍是暗条纹．解析：(1)依照显现亮条纹或暗条纹的条件来判定．设A单色光在空气和介质中的波长别离为λ0和λ，由c ＝λ0f ，v ＝λf 和n ＝c v 得：λ0＝nλ＝6×10－7Δs ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0、一、二、3....)，因此P 点应是暗条纹．(2)由sin C ＝1n 可知：n ＝53，因此λ0＝nλ＝×10－7Δs ＝4λ0，故P 点应是亮条纹． 点拨：这种综合题的求解方式除用到判定明条纹和暗条纹的条件，还要用到几何光学中的诸多知识，分析时要注意前后联系．第二课时光电效应光的偏振激光光谱实战45分钟1．如下图，与锌板相连的验电器的铝箔原先是张开的，此刻让弧光灯发出的光经一狭缝后照射到锌板，发此刻锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，以上实验事实说明：D.假设改用激光器发出的红光照射锌板，观看到验电器的铝箔张角那么必然会变得更大解析：当弧光灯发出的紫外线通过狭缝照在锌板上，锌板上形成明暗相间的条纹，发生衍射现象，中心条纹宽度最宽，说明光有波动性；同时与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，发生了光电效应，电子飞出，锌板原带正电，说明光有粒子性．因此A正确，B、C错误．红光的频率小于锌板的极限频率，不发生光电效应，D错误．答案：A点评：这道题要求学生把握光的衍射图象的特点与光电效应的实质．2．在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能E K与入射光的频率ν的关系如下图，由实验图象可求出()解析：依照爱因斯坦光电效应方程E K＝hν－W，任何一种金属的逸出功W必然，说明E K随ν的转变而转变，且是线性关系(与y＝ax＋b类似)，直线的斜率等于普朗克恒量，直线与横轴的截距OA 表示E K ＝0时的频率ν0，即为金属的极限频率，由波速公式c ＝ν0λ0.求该金属发生光电效应照射光的极限波长．E K ＝hν－W ，E K ＝0时有hν－W ＝0，ν0＝W h， 又由波速公式，得c ＝ν0λ0，λ＝hc W应选A 、B 、D 与横纵轴截距的物理意义．注意将有关的物理知识和数学的图线联系起来，培育用数学知识．答案：ABD3．对爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W ，下面的明白得正确的有 ( )A.只若是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有一样的初动能E KW 表示每一个光电子从金属中飞出进程中克服金属中正电荷引力所做的功W 和极限频率ν0之间应知足关系式W ＝hν0解析：爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 中的W 表示从金属表面直接中逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值．对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的．其它光电子的初动能都小于那个值．假设入射光的频率恰好是极限频率，即恰好能有光电子逸出，可明白得为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W ＝hν0.由E k ＝h v －W 可知E k 和v 之间是一次函数关系，但不是成正比关系．此题应选C.答案：C4．如图，当电键K 断开时，用光子能量为 eV 的一束光照射阴极P ，发觉电流表读数不为零．合上电键，调剂滑线变阻器，发觉当电压表读数小于 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于 V 时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )B ．D ．解析：E K＝hν－W可知W＝eV.选A.答案：A5．下面关于X射线的表达，正确的选项是()解析：X射线是中性射线，不带电，因此在电场和磁场中不偏转．答案：BC6．下述表达伦琴射线的说法中正确的选项是()γ射线容易显现干与、衍射现象解析：伦琴射线是高速电子流射到任何固体上而产生的，而不是电子流．答案：BD7．以下说法符合实际情形的是()X射线对病房和手术室消毒解析：医院里经常使用来消毒的是紫外线，用来检查病变、透视的才是X射线．由于红外线波长较长，易发生衍射现象，因此较易穿透云雾烟尘．答案：C8．关于电磁波谱的说法中，正确的选项是()A.红外线的显高作用是热作用，紫外线有显著的化学作用B.在各类电磁波中，最容易表现出干与和衍射现象的是γ射线射线的穿透本领比γ射线更强D.在电磁波中，X射线与γ射线有专门大一部份重叠区域，因此二者产生机理应该是一样的解析：A选项与客观事实一致，而C选项与客观事实相矛盾．干与和衍射是波的特点，依据发生干与和衍射的条件，显然波长越长越易知足，而γ射线频率专门大，波长很短，因此B错．关于D选项中，射线产生机理与电磁波谱中区城重叠是两码事，对电磁波谱按波长(或频率)的大小来排列是人为的，而产生这种重叠的全然缘故是：原子内层电子受激发产生的X射线，不都是同频率的，一样，原于核受激发而产生γ射线也不都是同频率的，于是较高频率的X射线和较低频率的γ射线在波谱中产生了重叠．答案：A点拨：此题最易选错的是D选项，两种射线部份区域的重叠只是一种表面现象，分析时要弄清其全然缘故．9．风云二号卫星发送回地面的红外云图是由卫星上设置的具有接收云层辐射的红外线感应器完成的，云图上的黑白程度是由辐射红外线的云层的温度高低决定的，这是利用了红外线的()A.穿透性B．热效应C.不可见性D．化学效应解析：红外线是不可见光，人眼无法觉察到，因此C错．它的波长大频率低，穿透能力较弱，A错．它的要紧作用是热效应，由于物体温度越高，向外辐射的红外线越强，正是利用这一作用取得大气层的遥感图，故B对D错．答案：B10．地球的大气层中，大体不变的成份为氧、氮、氩等，占大气总量的%.可变气体成份要紧有二氧化碳(CO2)、水气和臭氧等，这些气体的含量很少，但对大气物理状况阻碍却专门大．据研究：人类大量燃烧矿物燃料放出CO2，使大气中的CO2浓度不断增大，是致使“温室效应”的要紧缘故．即：使大气的平均温度上升，从而致使一系列生态环境问题．由此可判定：CO2比大气中的氧、氮、氩等大体不变的气体成份()解析：红外线的要紧作用是热效应，紫外线的要紧作用是化学作用，因此CO2对红外线的吸收作用强是致使温室效应的全然缘故．答案：D11．如下图是伦琴射线管的示用意．以下有关伦琴射线管和伦琴射线的说法中正确的选项是()A发出的解析：灯丝电源作用是使灯丝达到灼热状态而发射电子，因此用交流低压电源也可达到目的．伦琴射线频率比光波大，因此波长小于可见光．综上所述，应选ABC.答案：ABC12．为了观看到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜．以下说法中正确的选项是()A.电子显微镜所利用电子物质波的波长能够比可见光短，因此不容易发生明显衍射B.电子显微镜所利用电子物质波的波长能够比可见光长，因此不容易发生明显衍射C.电子显微镜所利用电子物质波的波长能够比可见光短，因此更易发生明显衍射D.电子显微镜所利用电子物质波的波长能够比可见光长，因此更易发生明显衍射解析：为了观看纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的．因为可见光的波长数量级是10－7m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，因此不能精准聚焦．若是用很高的电压使电子加速，使它具有专门大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的阻碍就小多了．因此此题应选A.答案：A13．以下哪些波能发生偏振现象()A．声波B．电磁波C．横波D．纵波解析：只有横波才能发生偏振现象．声波是纵波，电磁波是横波，因此正确选项是BC.答案：BC14．如下图，让自然光照射到P、Q两偏振片下，当P、Q两偏振片的透振方向夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱()A．0°B．30°C．60°D．90°解析：因为光是横渡，自然先通过偏振片P后变成偏振光，因此当P与Q的透振方向相互垂直时，透过Q的光的强度最弱，几乎为零．答案：D15．用自然光照射偏振片，在偏振片后放置—光屏，下面说法正确的选项是()D.若是以光的传播方向为轴旋转偏振片，那么屏上光的亮度将变暗解析：自然光通过偏振片后便取得只有一个振动方向的偏振光．答案：B16．两个偏振片紧靠在一路，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过．若是将其中的一片旋转180°，在旋转进程中，将会产生下述的哪—种现象()B.透过的光的强度先增强，再减弱，然后又增强C.透过的光的强度先增强，然后减少到非零的最小值D.透过的光的强度先增强，然后又减少到零解析：起偏器(先通过光的偏振片)和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光的强度达到最大．答案：D17．将激光束的宽度聚焦到纳米级(10－9m)范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA 分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传病等完全肃除，这是利用了激光的()B．单色性好的特性D．粒子性好的特性解析：由于激光能在很小的空间、很短的时刻内集中专门大的能量，因此可修复器官、肃除病变，这是利用了激光亮度高、强度大的特性．答案：C点拨：判定这种问题要熟记激光的特点并了解激光在各个领域的利用．18．在做双缝干与实验时，经常使用激光做光源，这主若是应用了激光的()B．单色性好的特性D．方向性好的特性解析：要发生双缝干与必需知足相干条件，而激光由于频率相同．振动状态(方向等)完全相同，因此知足条件．答案：B19．为了转播火箭发射现场的实况，在发射场成立了发射台，用于发射广播电台和电视台两种信号．其中广播电台用的电磁波波长为550 m，电视台用的电磁波波长为m．为了不让发射场周围的小山挡住信号，需要在小山顶上建了一个转发站，用来转发________信号，这是因为该信号的波长太________，不易发生明显衍射．解析：电磁波的波长越长越容易发生明显衍射，波长越短衍射越不明显，表现出直线传播性．这时就需要在山顶建转发站．因此此题的转发站必然是转发电视信号的，因为其波长太短．答案：电视、短20．一种红宝石激光器发射的激光是不持续的一道道闪光，每道闪光称为—个光脉冲．假设这种激光器光脉冲的持续时刻为×10－11s，波长为nm，发射功率为×1010W，问(1)每列光脉冲的长度是多少？(2)用红宝石激光器照射皮肤上色斑，每10 mm2色斑上吸收能量达到60 J以后，便慢慢消失．一颗色斑的面积为50 mm2，那么要吸收多少个红宝石激光脉冲，才能慢慢消失？解析：光脉冲持续时刻即为发射一个光脉冲所需要的时刻，因此一个光脉冲的长度为ΔI ＝cΔt＝×108××10－11m＝×10－3m，一个光脉冲所具有的能量为：ΔE＝PΔt＝×1010××10－11J.排除面积为50 mm2的色斑需要的光脉冲数是：n＝ES1ΔES ＝60×50×10＝300(个)．答案：(1)×10－3m(2)300个点拨：此题中是利用了激光的平行度好和亮度高的特点．分析此题时要正确明白得光脉冲持续时刻的含义．第三课时用双缝干与测光的波长实战45分钟1.用单色光做双缝实验时，从中央O点开始计数．在光屏上某点P恰为第三条亮纹．现改用频率较高的单色光照射，装置其他条件不变，那么()A. P处仍为第三条亮纹B. P处可能是第四条暗纹C. P处可能是第二条亮纹D. 假设将光屏向双缝移近一些，在P处可能是看到第二条亮纹解析：依照波程差分析，从中央O点开始计数的亮纹级数对应的波程不同离为0、λ、2λ，当频率变高后．光波波长λ变小，因此P点可能知足：2λ＝3λ′，显现第四级亮纹，那么B选项正确．又有波程差公式δ＝xdl，光屏向双缝移近即变小，波程差变大，P的亮纹级数将提高．D选项错误．答案：B2．假设把杨氏双缝干与实验改在水中进行，其他条件不变，那么取得的干与条纹间距将如何转变()A. 变大B. 变小C. 不变D. 不能确信解析：光在水中的波长小于空气中波长，由条纹间距公式Δx＝ldλ知，Δx∝λ，B选项正确．答案：B3．用双缝干与测光的波长，实验中采纳双缝干与仪，它包括以下元件：A．白炽灯B．单缝片C．光屏D．双缝E．遮光筒F．滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上)(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A______________(A已写好)．(2)正确调剂后，在屏上观看到红光的干与条纹，用测量头测出10条红亮纹间的距离为a，改用绿色滤光片，其它条件不变，用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b，那么必然有a________b．(填“大于”、“小于”、或“等于”)(3)在双缝干与实验中，滤光片的作用是____________，单缝的作用是____________，双缝的作用是____________．答案：(1)FBDEC(2)大于(3)取得单色光；提供线状光源；提供相干光源．。

解：非相对论动能E kp= h /代入上式，则1 2mv2，而p = mv ，所以E k 2—。

又根据德布罗意关系有2mE kh 2 2m 24.98X 10 6 eV第二十二章微观粒子的波动性和状态描述选择题1如果两种不同质量的粒子，其德布罗意波长相同，则这两种粒子的 (A )A.动量相同B.能量相同C.速度相同D.动能相同2 •关于不确定关系 x p x —有以下几种理解，其中正确的是：(C )2(1) 粒子的动量不可能确定 (2) 粒子的坐标不可能确定(3) 粒子的动量和坐标不可能同时确定(4)不确定关系不仅适用于电子和光子，也适用于其它粒子3. 将波函数在空间各点的振幅同时增大 2倍，则粒子在空间的分布概率密度将二填空题1.运动速率等于在300K 时方均根速率的氢原子的德布罗意波长是。

质量为M=1g ,以速度v =1cm -s 1运动的小球的德布罗意波长是10 20nm 。

(氢原子质量m H = x 10 27 kg )2•当电子受到的加速电压作用后，其德布罗意波长为x10 13 m 。

(提示：须考虑相对论效应)3. 如果电子被限制在边界 x 与x + x 之间，x =,，则电子动量x 分量的不确定量近 似为 x 10 23 _kg m/s 。

4. 如果系统的激发态能级宽度为，此态的寿命是 X 10 16 s 。

5 .设描述微观粒子运动的波函数为(r, t)，则*表示粒子在t 时刻在(x , y , z )处出现的概率密度；(r, t)须满足的条件是单彳________ ;其归一化条件是W 2 dxdydz= 1 。

三计算题1.若不考虑相对论效应，则波长为 550nm 的电子的动能是多少 e VA. ( 1), (2)B. (2), (4)C. ( 3), (4)D. (4), (1) A.增大2倍 B.增大2倍C.增大4倍D.不变2 •假如电子运动速度与光速可以比拟，则当电子的动能等于它静止能量的 2倍时,其德布罗意波长为多少解：若电子的动量是它的静止能量的两倍，则:2 2 2m c m e c = 2 m e c故： m = 3 m e 由相对论公式 m m e ,1 v 2 c 2 有 解得德布罗意波长为3.同时确疋能量为 量不确定值的相对比值3m e m e ..1 v 2 c 2v , 8c 3h mv h. . 8m e c 8.58X 10 13 m1KeV 的电子的位置与动量时，若位置的不确定值在以内，则动 p / p 至少为多少解：1KeV 的电子的动量（按非相对论计算）为12 23p2mE k1.71X 10 kg m s根据不确定关系式x p ，得到x 1.06X 10 24 kg m s故 p/ p 0.062。

2025人教高中物理同步讲义练习选择性必修三4.5粒子的波动性和量子力学的建立（含答案）4.5粒子的波动性和量子力学的建立知识点一、粒子的波动性1．德布罗意波：每一个的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫波．2．粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系：ν＝εh，λ＝hp.知识点二、物质波的实验验证1．实验探究思路：、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生或衍射现象．2．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的3．说明：除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的 ，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝εh 和λ＝h p关系同样正确．4．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有 性．知识点三、量子力学的建立对物质波的理解(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，这种波叫物质波，其波长λ＝h p.我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小．(2)德布罗意假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波． 2．计算物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p ＝mv . (2)根据波长公式λ＝h p求解． (3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝h ν，动量p ＝h λ；微观粒子的动能：E k ＝12mv 2，动量p ＝mv .[例题1]下列说法正确的是（）A．物质波属于机械波B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都具有一种波和它对应D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性[例题2]实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中不能突出体现波动性的是（）A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关[例题3]（多选）利用金属晶格（大小约10﹣10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。

粒子的波动性和量子力学的建立课后篇素养形成必备知识基础练1.关于德布罗意波,下列说法正确的是( )A.所有物体不论其是否运动,都有对应的德布罗意波B.任何一个运动着的物体都有一种波和它对应,这就是德布罗意波C.运动着的电场、磁场没有相对应的德布罗意波D.只有运动着的微观粒子才有德布罗意波,对于宏观物体,不论其是否运动,都没有相对应的德布罗意波,都有一种波与它对应,即物质波,物质有两类:实物和场,所以B 正确。

2.1927年戴维森和汤姆孙完成了电子衍射实验,该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。

下图所示的是该实验装置的简化图。

下列说法不正确的是( )A.亮条纹是电子到达概率大的地方B.该实验说明物质波理论是正确的C.该实验说明了光子具有波动性D.该实验说明实物粒子具有波动性,实物粒子也具有波动性,亮条纹是电子到达概率大的地方,不能说明光子具有波动性,故选C 。

3.质量为m 的粒子原来的速度为v ,现将粒子的速度增大为2v ,则该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)( )A.保持不变B.变为原来波长的两倍C.变为原来波长的一半D.变为原来波长的√2倍,粒子速度为v 时,λ1=ℎmv ;粒子速度为2v 时,λ2=ℎ2mv ,λ2=12λ1。

可知C 正确,A 、B 、D 错误。

4.现代物理学认为,光和实物粒子都具有波粒二象性。

下列事实中突出体现波动性的是( )A.一定频率的光照射到锌板上,光的强度越大,单位时间内锌板上发射的光电子就越多B.质量为10-3 kg、速度为10-2 m/s的小球,其德布罗意波长约为10-28 m,不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹C.人们常利用热中子研究晶体的结构,因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同D.以上说法均不能体现波动性,能清晰观察到轨迹,说明宏观物体的粒子性。

利用热中子研究晶体的结构正体现了实物粒子的波动性。

5.已知氢原子基态能量为-13.6 eV,电子质量m=9.1×10-31 kg,电子的动能和势能的关系为E k=-12E p,求氢原子中基态电子的德布罗意波的波长。