选修35讲义第二章第四节光的波粒二象性.docx

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1、1 .光的干预和衍射试验说明，光是一种电磁波,具有波动性;光电效应和康普顿效应 那么说明，光在与物体相互作用时,必需看成是一颗颗蚯的形式消失的，具有粒子性。2 .在光的双缝干预试验中，将光源S的强度降低，使前一个光子已经消逝在感光片上, 后一个人射光子才从光源动身。记录很短一段时间，即把感光片冲洗出来，在感光片上呈 现杂乱分布的几个亮点。每个亮点都是一个光子在感光片上留下的记录。这显示了光的粒 子性。然后换另一感光片记录光子，适当增加记录时间，我们会惊异地发觉，亮点在感光片 上形成模糊的亮纹。光子主要落在感光片的亮纹处,这就是干预条纹。记录时间越长，干 预条纹越明显。干预条纹再次显示出光的波动

2、性。3 .双缝干预中每次穿过双缝的只有一个光子，它不行能跟其他光子产生王预。但光的 干预还是发生了。可见，波动性是每一个光子的昼性。光既有粒子性，又有波动性，单独 使用波或粒子都无法完整地描述光的全部性质。4 .光既有波动性,又有粒子性,我们把光的这种性质叫作光的波粒二象性。5 .干预条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映。这种概率分布就好似波的强度 的分布，称光波是一种概率波。6 .在双缝干预试验中，光子通过双缝后，对某一个光子而言，其运动是不行掌握的。 但对大量光子而言，它们落在光屏上的位置又有规律性，即某些区域光子落点炙，另一些 区域光子落点少，落点多的区域就是亮条纹，落点少的区域就是

3、暗条纹。对光本性的讨论学说名称微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性代表人物牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦公认试验依据光的直线传 播、光的反射光的干预、衍 射能在真空中 传播，是横 波，光速等于 电磁波速光电效应，康 普顿效应光既有波动 现象，又有粒 子特征内容要点光是一群弹 性粒子光是一种机 械波光是一种电 磁波光是由一份 一份光子组 成的光是具有电 磁本性的物 质，既有波动 性又有粒子 性2.对光的波粒二象性的理解(1)光的波动性。试验根底：光的干预和衍射现象。详细表现：a：光经过狭缝后能产生干预、衍射现象说明光具有波动性。b：足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质。c：频率低、波长长的

4、光，波动性特征显著。光的粒子性。试验根底：光电效应，康普顿效应。详细表现：a：当光同物质发生作用时，作用是“一份一份进行的，表现出粒子性。b：少量或个别光子易表现出光的粒子性。c：频率高、波长短的光，粒子性特征显著。(3)光的波动性、粒子性是统一的。光的粒子性并不否认光的波动性，光既具有波动性，又具有粒子性，波动性、粒子 性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同。只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种行为。/，关植一直入”(1)光子说并不否认光的电磁说：按光子说，光子的能量其中U表示光的频率，即表示了波的特征。从光子说或电磁说推导光子动量以及光速都得到全都的结论。(2)光的波动性是

5、光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用产生的。尝试应用1.以下说法正确的选项是()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. y射线具有显著的粒子性，不具有波动性解析：选C 光同时具有波粒二象性，只不过在有的状况下波动性显著，有的状况下 粒子性显著，光的波长越长，越简单观看到其显示波动特性，因此A、D错，而C正确， 光子不同于一般的物质粒子，它没有静止质量，是一个个的能量子，是光的能量的最小单 位。知识点:概率波干预条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映。这种概率分布就好似波的强度的 分布，因此光波是一种概率波

6、。2.概率波的实质概率波的实质是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的。光子是以颗粒的形式到达感光屏幕上的，就像粒子一样；而这些颗粒到达的概率分布 那么像波的强度的分布。3.对概率波的进步理解(1)单个光子运动的偶然性。我们可以知道光子落在某点的概率，但不能预言光子落在什么位置，即光子到达什么 位置是随机的，是预先不确定的。(2)大量光子运动的必定性。由波动规律，我们可以精确?地知道，大量光子运动时的统计规律，因此我们可以 对宏观现象进行预言。(3)概率波表达了波粒二象性的和谐统一。概率波的主体是光子，表达了粒子性的一面；同时间子在某一位置消失的概率受波动 规律支配，表达了波动性的一面，所以

7、说，概率波将波动性和粒子性统一在一起。/，幺也一巨干预和衍射的亮条纹处是光子到达概率大的地方；暗条纹处是光子到达概率小的地方, 暗条纹处也有光子到达，只是光子数特殊少。HAGSHI YZ卷试应用2.多项选择在单缝衍射试验中，中心亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95%以 上，假设现在只有一个光子通过单缝，那么该光子()A.肯定落在中心亮纹处B.肯定落在亮纹处C.可能落在暗纹处D,落在中心亮纹处的可能性最大解析：选CD 依据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不行确定 的，但概率最大的是落在中心亮纹处，可到达95%以上。当然也可落在其他亮纹处，还可 能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的

8、概率很小，故C、D正确。者向二光的波粒二象性理解例1多项选择关于光本性的说法，以下说法正确的选项是（A.光的波粒二象性学说是由牛顿的微粒说与惠更斯的波动说组成的B.光的波粒二象性说明光有时候具有波动性，有时候具有粒子性C.光子说并没有否认光的电磁说，在光子能量公式=加中，频率表示波的特征， 表示粒子的特征D.光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是说明大量光子运动规律的一种概率波解析现在提出光的波粒二象性学说与17世纪牛顿的微粒说和惠更斯的波动说不 同，当时他们均把光当作宏观世界中的粒子或波，且这两种观点相互对立，而现在的光的 波粒二象性学说是建立在麦克斯韦的光的电磁说和爱因斯坦的光子说的根底

9、上，故A错。 波动性和粒子性都是光的属性，只不过在有的状况下波动性显著，有的状况下粒子性显著, 故B错。由光子说中提出的光子能量的计算公式=切可知，反映粒子的特征的与反映 波动特征的y相联系。进一步分析可知，当光子的能量比拟小即频率口较小，波长2较大， 波动性明显，粒子性不明显。反之，当光子的能量比拟大，频率秘较大，波长；I较小，粒子 性明显，波动性不明显，故C、D对。答案CD/借/题/发/挥/（1）光的波动性不同于宏观观念的波，不能认为光子像一个个的小球在做机械振动，光 的粒子性也不同于宏观观念的粒子。（2）光子是统一了波粒二象性的粒子，只是在不同条件下的表现不同，详细规律为： 大量光子易显

10、示波动性，少量光子易显示粒子性。波长长（频率低）的光波动性强，而波长短（频率高）的光粒子性强。传播时显示波动性，与其他物质作用时显示粒子性。GENZONGYA、跟踪演练1.关于光的波粒二象性，错误的说法是（）A.光的频率愈高，光子的能量愈大，粒子性愈显著B.光的波长愈长，光子的能量愈小，波动性愈明显C.频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D.个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性解析：选C 光具有波粒二象性，频率高的波长短、能量高、粒子性强；频率低的波 长长、能量小、波动性强。对大量光子的行为表现为波动性，个别光子的行为表现为粒子 性，故A、B、D正

11、确。考向二对概率波的理解例2用很弱的光做双缝干预试验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不 行能同时有两个光子存在，如下图是不同数量的光子照耀到感光胶片上得到的照片。这些照片说明（）7个光子 3 000个光子70 000个光子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由这些照片可以看出，少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动呈现出波 动性，故D正确。答案D/倍/题/发/挥/光子（粒子）在空间各处消失的概率受波动规律支配，单个电子（粒子）的运动具有偶然性, 即粒子到达

12、什么位置是随机的，是预先不确定的，而大量粒子的运动具有必定性，符合统 计规律，我们可以对宏观现象进行预言。GENZONGYA、跟踪演练2.在双缝干预试验中，在光屏上放上照相底片，并设法减弱光的强度，尽可能使光子 一个一个地通过狭缝，那么说法错误的选项是（）A.假设曝光时间短，底片上消失一些无规那么的点B.假设曝光时间长，底片上消失一些干预条纹C.这一结果说明光具有波动性D.这一结果说明光具有波粒二象性解析：选C 试验说明：个别光子的行为无法猜测，表现出粒子性；大量光子的行为 表现出波动性。在干预条纹中，光波强度大的地方，即光子消失概率大的地方；光波强度 小的地方，是光子到达时机少的地方，即光子

13、消失概率少的地方。课堂小结光的波动性一*1光的波粒二象性f光是概率波 光的粒子性一一、选择题（第15题为单项选择题，第68题为多项选择题）1.有关光的本性，以下说法正确的选项是（）A.光既有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的B.光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C.大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D.由于光既有波动性，又有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认 为光具有波粒二象性解析：选D 光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和 粒子，波动性和粒子性是光在不同状况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同 属性，我们无法用其中的一

14、种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性。2 .人类对光的本性的熟悉经受了曲折的过程。以下关于光的本性的陈述不符合科学规 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.光的双缝干预试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：选A 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，光的干预试验显示了光的波动性，故A错，B、C、D对。3 .为了验证光的波粒二象性，在双缝干预试验中将光屏换成感光胶片，并设法减弱光 的强度，以下说法正确的选项是（）A.曝光时间很短的照片可清晰地看出光的粒子性，曝光时间长的照片，大

15、量亮点聚集 起来看起来是连续的，说明大量光子不具有粒子性B.单个光子通过双缝后的落点无法猜测，大量光子打在胶片上的位置表现出波动规律C.单个光子通过双缝后做匀速直线运动D.干预条纹的亮条纹处光子到达的概率大，暗条纹处光子不能到达解析：选B 依据光的波粒二象性，大量光子的行为表现出波动性，但波动性并不否 认光的粒子性，只不过粒子性没有明确显现而已。单个光子显示了光的粒子性，落点无法 猜测，大量光子表现出波动性。光子通过双缝后遵从概率波的规律，并不做匀速运动。暗 条纹处只是光子到达的概率很小，故A、C、D错误，B对。4 .在做双缝干预试验时，发觉100个光子中有96个通过双缝后打到了观看屏上的b

16、处，那么处可能是（）A.亮纹B.暗纹C.既有可能是亮纹也有可能是暗纹D.以上各种状况均有可能解析：选A 按波的概率分布的特点去推断，由于大局部光子都落在8点，故b处肯 定是亮纹，A正确。5 .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 因光源 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色_邑到（）A,只有两条亮纹荧光屏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：选B 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 生双缝干预，在荧光屏上将看到干预条纹，所以B正确。6 .下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的选项是（）A.大量光子产生的效

17、果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性B.频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著C.光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D.光不行能同时既具有波动性，又具有粒子性解析：选ABC 光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比拟明显，个别 光子的粒子性比拟明显，故A正确；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著, 频率越小的光其波动性越显著，故B正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相 互作用时往往表现出粒子性，故C正确；光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时 表现为粒子性，二者是统一的，故D错误。7 .用很弱的光做双

18、缝干预试验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不行能 同时有两个光子，比拟不同曝光时间摄得的照片，发觉曝光时间不长的状况下，照片上是 一些散乱的无规那么分布的亮点，假设曝光时间较长，照片上亮点分布区域呈现出不匀称 迹象；假设曝光时间足够长，照片上获得清晰的双缝干预条纹，这个试验说明白（）A.光具有粒子性8 .光具有波动性C.光既具有粒子性，又具有波动性D.光的波动性不是光子之间的相互作用引起的解析：选CD 少量光子通过双缝后照片上呈现不规那么分布亮点，显示了光的粒子性, 大量光子通过双缝后照片上获得了双缝干预条纹，说明光具有波动性；光子先后通过双缝, 说明光的波动性不是光子之间的相互作用

19、引起的。8.(全国卷口)实物粒子和光都具有波粒二象性。以下事实中突出表达波动性的是()A.电子束通过双缝试验装置后可以形成干预图样B. 0射线(高速电子流)在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利用慢中子衍射来讨论晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E.光电效应试验中，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 解析：选ACD 电子束具有波动性，通过双缝试验装置后可以形成干预图样，选项A 正确。P射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误。人们利 用慢中子衍射来讨论晶体的结构，表达出波动性，选项C正确。电子显微镜是利用电子束 工作的，表达了波动性，

20、选项D正确。光电效应试验，表达的是波的粒子性，选项E错误。二、非选择题9.我们能感知光现象，是由于我们接收到了肯定能量的光。(1)一个频率是1。6 Hz的无线电波的光子的能量是多大？(2)一个频率为6X1014 Hz的绿色光子和1018 Hz的丫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：由公式得：1=hviX 10-34 X106 X 10-28J(2)ft=Av2X10-34X6X 1014X 10-19 J3=hv3X 10-34X 10,8X 10-16 J(3)低频电磁波的光子能量小、波长长，简单观看到干预和衍射现象，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, 因而波动性不简单观看到，粒子性显著。答案：X10-28X10-19J6. 63X10-16 J见解析