高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 光的波粒二象性练习题

A级　合格达标

1．下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是(　　)

A．光的色散和光的干涉 B．光的干涉和光的衍射

C．泊松亮斑和光电效应 D．光的反射和光电效应

解析：光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，故选项C正确．

答案：C

2．(多选)对光的认识，以下说法中正确的是(　　)

A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性

B．高频光是粒子，低频光是波

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，就不再具有波动性了

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得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现得明显

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，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，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A、D正确．

答案：AD

3．下列各种波属于概率波的是(　　)

A．声波　　　 B．无线电波

C．光波   D．水波

解析：声波、水波是机械波，故A、D错误；电磁波是一种能量波，故B错误；光具有波粒二象性，是一种概率波，故C正确．

答案：C

4．(多选)说明光具有粒子性的现象是(　　)

A．光电效应    B．光的反射

C．光的衍射   D．康普顿效应

解析：光电效应说明光的能量是一份一份的，即说明光具有粒子性，故A正确；光的反射不能说明光的本性是波，也不能说明光的本性是粒子，故B错误；衍射是波特有的现象，光的衍射说明光具有波动性，故C错误；康普顿效应说明光子具有动量，证明了光具有粒子性，故D正确．

答案：AD

B级　等级提升

5．关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是(　　)

A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性

B．光波频率越高，粒子性越明显

C．能量越大的光子其波动性越显著

D．光的波粒二象性应理解为，在某种场合下光的粒子性表现明显，在另外某种场合下光的波动性表现明显

解析：光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，或者说在某种场合下光的粒子性表现明显，在另外某种场合下光的波动性表现明显；个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，A、D正确；光的频率越高，光子能量越大，粒子性相对波动性越明显，B正确，C错误．

答案：C

6．(多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果，下列认识正确的是(　　)

A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点

B．单个光子的运动表现出波动性

C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方

D．只有大量光子的行为才能表现出波动性

解析：光是一种概率波，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率最大的是中央亮纹处，可达95%以上，还可能落到暗纹处，不过落在暗纹处的概率最小(注意暗纹处并非无光子到达)．故选项C、D正确．

答案：CD

7．如图是一个光源．在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，光子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到(　　)

A．只有两条亮纹

B．有多条明暗相间的条纹

C．没有亮纹

D．只有一条亮纹

解析：光子运动到达荧光屏上的某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在荧光屏上将看到干涉条纹，所以B正确．

答案：B

8．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叙述不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

解析：牛顿的“微粒说”认为光是一群弹性粒子，与爱因斯坦的“光子说”本质不同，光的干涉实验显示了光的波动性，故A错误，B、C、D正确．

答案：A

9．我们能感知光现象，是因为我们接收到了一定能量的光．

(1)一个频率是106 Hz无线电波的光子的能量是多大？

(2)一个频率为6×1014 Hz的绿色光子和1018 Hz的γ光子的能量各是多大？

(3)请结合以上光子能量的大小，从概率波的角度说明：为什么低频电磁波的波动性显著而高频电磁波的粒子性显著．

解析：(1)由公式ε＝hν得：

ε1＝hν1＝6.63×10－34×106 J＝6.63×10－28 J.

(2)ε2＝hν2＝6.63×10－34×6×1014 J＝3.98×10－19 J，

ε3＝hν3＝6.63×10－34×1018 J＝6.63×10－16 J.

(3)低频电磁波的光子能量小、波长长，容易观察到干涉和衍射现象，波动性显著，在衍射的亮纹处表示到达的光子数多、概率大，而在暗纹处表示到达的光子数少、概率小．相比之下，高频电磁波光子能量大、波长极短，很难找到其发生明显衍射的狭缝或障碍物，因而波动性不容易观察到，粒子性显著．

答案：(1)6.63×10－28 J  　(2)3.98×10－19 J　6.63×10－16 J　(3)见解析