课件29张PPT。目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导目标导航预习引导问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测1 2 3 4 5问题导学当堂检测1 2 3 4 51 2 3 4 5问题导学当堂检测1 2 3 4 5问题导学当堂检测1 2 3 4 5问题导学当堂检测课时训练9 粒子的波动性
一、非标准
1.对光的波粒二象性的说法中,正确的是( )
A.一束传播的光,有的光是波,有的光是粒子
B.光子与电子是同一种粒子,光波与机械波是同样一种波
C.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
D.光是一种波,同时也是一种粒子,光子说并未否定波动说,在光子的能量ε=hν中,频率ν表示的仍是波的特性
答案:D
解析:根据光的波粒二象性,光同时具有波动性和粒子性,A选项错误。光不同于宏观观念的粒子和波,故B选项错误。光的波动性是光本身固有的性质,不是光子之间互相作用引起的,C选项错误。光子的能量与其对应的能量成正比,而频率是反映波动特征的物理量,因此ε=hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系,光子说并未否定波动说,故D选项正确。
2.以下说法中正确的是( )
A.物体都具有波动性
B.抖动细绳一端,绳上的波就是物质波
C.通常情况下,质子比电子的波长长
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
答案:A
解析:任何物体都具有波动性,故A正确。对宏观物体而言,其波动性难以观测,我们所看到的绳波是机械波,不是物质波,故B错误。电子的动量往往比质子的动量小,由λ=知,电子的波长长,故C错误。物质波是一切运动着的物体所具有的波,与机械波性质不同,宏观物体也具有波动性,只是干涉、衍射现象不明显,看不出来,故D错误。
3.如图所示为物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置进行电子干涉的实验示意图。从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹,该实验说明( )
A.光具有波动性
B.光具有波粒二象性
C.微观粒子也具有波动性
D.微观粒子也是一种电磁波
答案:C
解析:本题考查电子能产生干涉现象,表明电子具有波动性。干涉现象是波的特征,电子是微观粒子,它能产生干涉现象,表明电子等微观粒子具有波动性。但此实验不能说明电子等微观粒子的波就是电磁波。
4.为了观察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。下列说法中正确的是( )
A.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短,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可以比可见光长,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可以比可见光短,因此更容易发生明显衍射
D.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长,因此更容易发生明显衍射
答案:A
解析:为了观察纳米级的微小结构,用光学显微镜是不可能的。因为可见光的波长数量级是10-7 m,会发生明显的衍射现象,因此不能精确聚焦。如果用很高的电压使电子加速,使它具有很大的动量,其物质波的波长就会很短,衍射的影响就小多了。因此A正确。
5.(多选)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是( )
A.牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的
B.光的双缝干涉实验显示了光具有波动性
C.麦克斯韦预言了光是一种电磁波
D.光具有波粒二象性
答案:BCD
解析:牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒,爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量,显然选项A错误。干涉、衍射是波的特性,光能发生干涉说明光具有波动性,选项B正确。麦克斯韦根据光的传播不需要介质,以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等,认为光是一种电磁波,后来赫兹用实验证实了光的电磁说,选项C、D也是正确的。
6.(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
答案: ABD
解析: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;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,因为波动性表现为粒子的分布概率,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,故正确选项有A、B、D。
7.(多选)关于物质波,下列认识中错误的是( )
A.任何运动的物体(质点)都伴随一种波,这种波叫物质波
B.X射线的衍射实验,证实了物质波假设是正确的
C.电子的衍射实验,证实了物质波假设是正确的
D.宏观物体尽管可以看作物质波,但它们不具有干涉、衍射等现象
答案:BD
解析:据德布罗意物质波理论知,任何一个运动的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波与之相对应,这种波就叫物质波,可见,选项A是正确的;由于X射线本身就是一种波,而不是实物粒子,故X射线的衍射现象,并不能证实物质波理论的正确性,即选项B错误;电子是一种实物粒子,电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性,故选项C是正确的;由电子穿过铝箔的衍射实验知,少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的、无规律的,但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样,即大量电子的行为表现出电子的波动性,干涉、衍射是波的特有现象,只要是波,都会发生干涉、衍射现象,故选项D错误。
8.用高压加速后的电子的德布罗意波的波长可以小到10-12 m数量级。用它观察尺度在10-10 m数量级的微小物体时,其衍射就可以忽略不计,从而大大提高了显微镜的分辨能力。一台电子显微镜用来加速电子的电压高达U=106 V,求用它加速后的电子束的德布罗意波的波长。(电子的质量为m=0.91×10-30 kg)
答案:1.2×10-12 m
解析:用电压U加速电子,由动能定理得eU=Ek,由物体动量和动能的关系得p=,再由物质波的波长公式λ=,可以求得该电子束的德布罗意波的波长λ=,代入数据得λ≈1.2×10-12 m。
9.金属晶体中晶格大小的数量级为10-10 m,电子经加速电场加速,形成一电子束,电子束照射该金属晶体时,获得明显的衍射图样,则这个加速电场的加速电压约为多少?(已知me=9.1×10-31 kg,e=1.6×10-19 C)
答案:1.5×102 V
解析:当电子运动的德布罗意波波长与晶格大小差不多时,可以得到明显的衍射图样,由此,可以估算加速电场的电压。
设加速电场的电压为U,则电子加速动能Ek=eU,而电子的动量p=
电子的德布罗意波波长λ=
加速电压U=
= V
=1.5×102 V。
