2019-2020年高中物理第二章波和粒子2.3光是波还是粒子课后训练沪科版选修.doc

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2019-2020年高中物理第二章波和粒子2.3光是波还是粒子课后训练沪科版选修 1．在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是（　　）。 A．使光子一个一个的通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样 B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样 C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏 D．单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性 2．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）所示的图像，则（　　）。 A．图像（a）表明光具有粒子性 B．图像（c）表明光具有波动性 C．用紫外光观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波 3．在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的（　　）。 A．最短波长为　　　B．最长波长为 C．最小频率为 D．最大频率为 4．在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对光子到达观察屏的位置，下列说法正确的是（　　）。 A．到达亮纹处的概率比到达暗纹处的概率大 B．到达暗纹处的概率比到达亮纹处的概率大 C．该光子可能到达光屏的任何位置 D．以上说法均有可能 5．关于光的本性，以下说法中正确的是（　　）。 A．光的频率越大，光子的能量越小 B．光的波长越长，光的频率也越大 C．光的颜色与光的频率无关 D．光既具有波动性，又具有粒子性 6．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源。X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则（　　）。 A．，p＝0 B．， C．，p＝0 D．， 7．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________；如果曝光时间足够长，底片上出现__________。 8．20世纪20年代，剑桥大学学生G泰勒做了一个实验。在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底板，整个装置如图所示，小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹，泰勒对此照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是510－13 J。 （1）假设起作用的光波长约为500 nm，计算从一个光子到达和下一个光子到达所相隔的平均时间及光束中两邻近光子之间的平均距离； （2）如果当时实验用的箱子长为1.2 m，根据（1）的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？  参考答案 1．答案：AD 解析：根据光的波粒二象性知，A、D正确，B、C错误。 2．答案：ABD 解析：图像（a）表明单个光子的运动落点无规律，表现出光的粒子性，选项A正确；图像（c）表明大量光子运动的规律表现出光的波动性，选项B正确；用任意单色光做实验都能得到类似的结果，选项C错误；实验表明光子到达各个地方的几率不一样，光是一种概率波，选项D正确。 3．答案：D 解析：波长最短的光子能量最大，其能量E＝hν＝＝eU，所以，，D项正确。 4．答案：AC 解析：根据概率波的含义，一个光子到达亮纹处的概率要比到达暗纹处的概率要大得多，但并不是一定能够到达亮纹处，故A、C正确。 5．答案：D 解析：根据E＝hν知，光子的频率越大，光子的能量越大，A错误；根据知，光的波长越长，光的频率越小，B错误；不同频率的光颜色不同，光的颜色与光的频率有关，C错误；光具有波粒二象性，D正确。 6．答案：D 解析：根据E＝hν，且，c＝λν可得X射线每个光子的能量为，每个光子的动量为。 7．答案：无规则分布的光点　规则的干涉图样 解析：解此类题的关键是要理解以下知识要点：（1）光是一种波，同时也是一种粒子，也就是说光具有波粒二象性。（2）光的波动性在光的传播过程中表现出来，具有一定的波长和频率，能够发生干涉和衍射现象；光的粒子性在它与物质相互作用时表现出来，光子具有一定的能量（E＝hν）和动量（）。在双缝实验中，如能使光子一个一个地通过狭缝，如果曝光时间短时，底片上只出现一些无规则分布的点子，形不成干涉特有的明、暗相间的条纹，表现出光的粒子性。点子分布看似无规则，但在底片上各处出现的概率却遵从双缝干涉实验规律；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条纹。在干涉条纹中亮度大的地方，也就是光子到达机会多的地方。所以，这种意义上，可以把光的波动性看做表明光子运动规律的一种概率波。 8．答案：（1）8.010－7 s　2.4102 m　（2）见解析 解析：（1）对于λ＝500 nm的光子能量为 E＝hν＝＝6.6310－34J＝4.010－19 J。 因此每秒到达底片的光子数为＝1.25106（个）。 如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间间隔是 ＝8.010－7 s。 两相邻光子间平均距离为s＝cΔt＝3.01088.010－7m＝2.4102 m。 （2）由（1）的计算结果可知，两光子间距为2.4102 m，而箱子长只有1.2 m，所以在箱子里一般不可能有两个光子同时在运动，这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性，因此，衍射图形的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，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。这个实验支持了光波是概率波的观点。