(共60张PPT)
17．3 粒子的波动性
17．4 概 率 波
17．5 不确定性关系
粒子的波动性 概率波 不确定性关系
一、选择题(7、8、12题为多选题，其余为单选题)
1．能够证明光具有波粒二象性的现象是( )
A．光的干涉、衍射现象和光电效应
B．光的反射与小孔成像
C．光的折射与偏振现象
D．光的干涉、衍射与光的色散
解析 小孔成像说明光沿直线传播，C、D两项说明光的波动性；光电效应体现光的粒子性，故A项正确．
答案 A
2．下列说法中正确的是( )
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，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波
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
解析 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、衍射现象不明显而已，故只有C项正确．
答案 C
3．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明( )
A．光只有粒子性没有波动性
B．光只有波动性没有粒子性
C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性
D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性
解析 通过该实验可知，条纹中明亮的部分是光子到达机会比较多的地方，而条纹中暗的部分是光子到达机会比较少的地方；故这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故选D项．
答案 D
4．物理学家做了一个有趣的实验：在光屏处放上照相用的底片，若减弱光的强度，使光子一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识( )
A．曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点表现出光的波动性
B．单个光子通过双缝后的落点可以预测
C．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性
D．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
解析 少数光子落点不确定，到达某点的概率受波动规律支配，体现了粒子性．大量光子的行为符合统计规律、受波动规律支配，体现了波动性，故只有D项正确．
答案 D
5．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样的一种粒子
C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D．大量光子的行为往往显示出粒子性
解析 光具有波粒二象性，故A项错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是一种物质实体，速度可以低于光速；光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速，故B项错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故C项正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，故D项错误．
答案 C
6．(2018秋·忻府区校级期中)关于光的波粒二象性，以下说法中正确的是( )
A．光的波动性与机械波，光的粒子性与质点都是等同的
B．光子和质子、电子等是一样的粒子
C．大量光子易显出粒子性，少量光子易显出波动性
D．紫外线、X射线和γ射线中，γ射线的粒子性最强，紫外线的波动性最显著
解析 光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点；即单个光子即具有粒子性也具有波动性，故A项错误；光子不带电，没有静止质量，而质子、电子带电，是实物粒子，有质量，光子与质子、电子不同，故B项错误；光波是概率波，个别光子的行为是随机的，往往表现为粒子性，大量光子的行为往往表现为波动性，故C项错误；光的波长越长，越容易产生干涉和衍射现象，其波动性越显著；而波长越短，频率越高，其粒子性越显著，γ射线频率最高，紫外线频率最低，故D项正确，故选D项．
答案 D
7．在微观物理学中，关于不确定关系的说法正确的是( )
A．可以同时准确知道粒子的位置和动量
B．不可能用“轨道”来描述粒子的运动
C．可以准确地知道单个粒子的运动情况
D．可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律
解析 微观粒子运动，不再遵守牛顿运动定律，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量．
答案 BD
8．下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是( )
A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦方程的正确性
B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分
C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象
D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子波动性
解析 干涉和衍射是波特有的现象．由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线有波长变大的成分，并不能证实物质波理论的正确性，即A、B项并不能说明粒子的波动性，证明粒子的波动性只能是C、D项，故C、D两项正确．
答案 CD
9．如图所示，弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成亮暗相间的条纹，与锌板相连的验电器的铝箔有张角，则该实验不能证明( )
A．光具有波动性 B．从锌板上逸出带正电的粒子
C．光能发生衍射 D．光具有波粒二象性
解析 衍射现象说明了光具有波动性，光电效应现象说明了光具有粒子性，故该实验说明了光具有波粒二象性，故A、D两项正确；光照射锌板后，锌板相连的验电器的铝箔有张角，说明锌板带电，但不能确定带什么电，故B项错误；由于弧光灯发出的光经过狭缝后发生衍射现象，故C项正确．本题选择不能证明的，故选B项．
答案 B
10．关于物质波，下列说法正确的是( )
A．速度相等的电子和质子，电子的波长大
B．动能相等的电子和质子，电子的波长小
C．动量相等的电子和中子，中子的波长小
D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍
解析 由λ＝可知，动量大的波长小，电子与质子的速度相等时，电子的动量小，波长长；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式：p＝可知，电子的动量小，波长长；动量相等的电子和中子，其波长应相等；如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波长应是乙的.
答案 A
11．(2019春·武邑县校级月考)经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则( )
A．所有的电子运动轨迹都相同
B．所有的电子到达屏上的位置坐标都相同
C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定
D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置
解析 由物质波原则可知，它受波动概率影响，由测不准原则得无法确定坐标，所以D项是正确的，A、B、C三项错误，故选D项．
答案 D
12．下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 MHz的无线电波的波长，金属晶体的晶格线度大约是10－10 m数量级，由表中数据可知( )
质量/kg 速度/(m·s－1) 波长/m
弹子球 2.0×10－2 1.0×10－2 3.3×10－30
电子 9.1×10－31 5.0×106 1.2×10－10
无线电波 3.0×108 3.0×102
A.要检测弹子球的波动性几乎不可能
B．无线电波通常情况下只能表现出波动性
C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性
D．只有可见光才有波动性
解析 由于弹子球德布罗意波长极短，故很难观察其波动性，而无线电波波长为3.0×102 m，所以通常表现出波动性，很容易发生衍射，而金属晶体的晶格线度大约是10－10 m数量级，所以波长为1.2×10－10 m的电子可以观察到明显的衍射现象．
答案 ABC
二、非选择题
13．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫做德布罗意波．现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2，二者相向正撞后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长λ是多少？
解析 由动量守恒定律p2－p1＝p
p＝，得－＝，
所以λ＝.
答案
14．已知铯的逸出功为1.9 eV，现用波长为4.3×10－7 m的入射光照射金属铯．
(1)能否发生光电效应？
(2)若能发生光电效应，求光电子的德布罗意波波长最短为多少．(电子的质量为m＝0.91×10－30 kg)
解析 (1)入射光子的能量
E＝hν＝h＝6.626×10－34×× eV≈2.9 eV.
由于E＝2.9 eV>W0，所以能发生光电效应．
(2)根据光电效应方程可得光电子的最大初动能
Ek＝hν－W0＝1.6×10－19 J
而光电子的最大动量p＝，
则光电子的德布罗意波波长的最小值
λmin＝＝ m≈1.2×10－9 m.
答案 (1)能 (2)1.2×10－9 m
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