光的波粒二象性

光的波粒二象性 (十)光的波粒二象性 一、选择题 1(杨氏双缝干涉实验中，设置单缝的目的是( ) (A)使得作为光源的双缝S、S都是由它形成的相干光源; 12 (B)控制光的强度; (C)控制光的照射范围; (D)使光先发生衍射. :A 2(图中所示是用干涉法检查某块玻璃板的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源中滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( ) (A)a的上表面和b的下表面; (B)a的上表面和b的上表面; (C)a的下表面和b的上表面; (D)a的下表面和b的下表面. 答案:C 3(从两支手电简射出的光，当它们照到同一点时看不到干涉花纹，是因为( ) (A)手电筒射出的光不是单色光; (B)干涉图样太细小看不清楚; (C)周围环境的漫反射光太强; (D)两个光源是非相干光源. 答案:D 4(下面哪些属于光的干涉现象( ) (A)雨后美丽的彩虹; (B)对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹; (C)阳光下肥皂膜上的彩色条纹; (D)光通过三棱镜产生的彩色条纹. 答案:C 5(关于光子说的基本内容有以下几方面，不正确的是( ) (A)在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子; (B)光子是具有能量和体积的物质微粒; (C)光子的能量跟它的频率成正比; (D)光是由大量光子组成的以光速运动的光子流. 答案:B 6(下列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)大量光子产生的效果往往显示出粒子性. 答案:C 7(在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电相 连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时( ) (A)锌板带正电，指针带负电; (B)锌板带正电，指针带正电; (C)锌板带负电，指针带正电; (D)锌板带负电，指针带负电. 答案:B 8(有关光的干涉实验，以下说法中不正确的是( ) (A)在杨氏双缝干涉实验中，两个离得很近的狭缝可以看作相同的光源; (B)若将杨氏双缝干涉实验放在水中做，干涉条纹的间距会变大; (C)用同一单色光做双缝干涉实验，明条纹或暗条纹之间的距离总是相等的; (D)分别用红光和蓝光做双缝干涉实验，红光的干涉条纹的间距稍大些. 答案:B 9(爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说.从科学研究的方 法来说，这属于( ) (A)等效替代; (B)控制变量; (C)科学假说; (D)数学归纳. 答案:C 10(关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是( ) (A)光既具有波动性，又具有粒子性; (B)光的波粒二象性彻底推翻了光的电磁说; (C)光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出的; (D)大量光子产生的效果往往显示出粒子性;个别光子产生的效果往往显示出波动性. 答案:A 11(如图所示，弧光灯发出的光径一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，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)从锌板上逸出带电粒子; (C)光能发生衍射; (D)微观粒子具有波动性. 答案:D 12(在双缝干涉实验中，以白光为光源.在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若双缝中的一缝前 放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时( ) (A)只有红光和绿光的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失; (B)红光和绿光的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在; (C)任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮; (D)屏上无任何光亮. 答案:C 13(下列各组电磁波，按波长由长到短正确排列的是( ) (A)γ射线、红外线、紫外线、可见光; (B)红外线、可见光、紫外线、γ射线; (C)可见光、红外线、紫外线、γ射线; (D)紫外线、可见光、红外线、γ射线. 答案:B 14(科学家们之所以关注南极臭氧层空洞，是因为( ) (A)紫外线有较强的化学作用，可以杀菌消毒，治疗皮肤病及软骨病; (B)大气中的臭氧层能反射太阳光中强烈的紫外线; (C)强烈紫外线的照射对人及其他动植物可能是有益的; (D)臭氧层空洞将使气候恶化. 答案:B 15(在一次观察光的衍射现象中，观察到如图所示的清晰图样，那么障碍物应是( ) (A)可能是很小的不透明圆板; (B)可能是直径为2cm的不透明圆板; (C)可能是直径为10cm的不透明圆板; (D)可能是中间孔的直径为1cm的不透明圆板. 答案:A 16(在玻璃光学元件表面，涂上一层氟化镁透明薄膜，入射光垂直照射，薄膜厚度一定时可 起增透作用，下列说法中正确的是( ) (A)增透膜因为反射光干涉相加而起增透作用; (B)若此膜对红光起增透作用，则对紫光也一定起增透作用; (C)当薄膜厚度等于入射光在薄膜中波长约1/4时能起增透作用; (D)当薄膜厚度等于入射光在薄膜中波长的1/2时能起增透作用. 答案:C 二、填空题 17(任何金属要产生光电效应，都要求人射光的频率必须______这种金属的极限频率. 答案:大于 18(赫兹在用实验证实光的电磁说时发现了光电效应现象.如图所示，弧光灯发出的______使锌板产生光电效应(与锌极相联的验电器此时带______电，若增大弧光强度，在相同时间内锌板发出的______数在增加. 答案:紫外线 正 光电子 19(x射线是德国物理学家伦琴在1805年发 现的比紫外线的频率还要高的电磁波.如图是 产生x射线的装置，称为x射线管.图中K是 ______极，A是______极.管内被抽成真空， 当x射线管的阴、阳极被接在几万伏的高压电 源上，就在两极间产生很强的电场.促使由阴 极发出的热电子以很大的速率射向阳极，从而 使______极激发出很强的x射线.试在图中标出高压电源的正负极. 答案:阴极 阳极 阳极 左负右正 20(第一个理论上预言电磁波存在并指出光是一种电磁波的物理学家是______;第一个在实 验上证实电磁波存在的物理学家是______;提出物质波假说的物理学家是______;第一个提 出量子概念的物理学家是______. 答案: 麦克斯韦 赫兹 德布罗意 普朗克 21(从人类第一次使用光来驱赶自然界的黑暗以来，许多研究物理科学的巨匠都怀着极大的 兴趣去研究光，研究光是什么.牛顿认为光具有粒子的性质，惠更斯提出光的波动说，请你 按人类对光的认识过程进行排序______(用字母). (A)爱因斯坦提出光子说; (B)托马斯?杨在实验中成功地观察到光的干涉现象; (C)麦克斯韦根据他的电磁理论提出光是电磁波. 答案:B C A 22(图1、图2是单色光分别入射到两个大小不同的圆孔上而 形成的图像.图1是光的______(填:干涉，衍射)图像，由图可 以判断，图1所对应的圆孔的孔径______图2对应的圆孔的孔 径(填:大于、小于). 答案:衍射 小于 三、简答与计算题 23(我们知道水面上的油膜在阳光下常常会出现彩色花纹.为什么把透明塑料袋撕开后放在太阳光下却观察不到干涉条纹? 答案:塑料膜较厚，形成不了两列相干光波 24(激光器是发射激光的装置.一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道 -11闪光称为一个光脉冲.若这种激光器光脉冲的持续时间为1(O×10s，波长为6942nm.发射 10功率为1(O×10W，问: (1)每列光脉冲的长度是多少? (2)用红宝石激光照射皮肤上酒色斑，每平方厘米酒色斑吸收能量达到60J以后，便逐渐消失.一颗酒色斑的面积为50mm，则它要吸收多少个红宝石激光脉冲，才能逐渐消失? 2 答案: 光脉冲的持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲的 8-13-3?l=c??t=3(0×10×1(0×10m=3(0×10m，而一个光脉冲所携带的能量 10-132为:?E=P??t=1(0×10×1.0×10J=0(1J.消除面积为50mm的酒色斑需要光脉冲数为 222n=E S/S??E=60J×50mm/10mm×0(1J=300 1 25(20世纪90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.泰勒对这照片的平均黑度进行测量，得出 -13每秒到达底片的能量是5×10J. (1)假如起作用的光波长约为500nm，且当时实验用的箱子长为1(2m，计算从一个光子到来和下一光子到来所相隔的平均时间，及光束中两邻近光子之间的平均距离; (2)根据(1)的计算结果，能否找到支持光是几率波的证据? 答案: (1)对于λ=500nm的光子能量为 8c3.00，10,34,19,E,h,h,,6.63，10，J,4.0，10J.因此每秒到达底片的光子数,9,500，10 ,13E'5，106n,,,1.25，10为.如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到,19E4.0，10 11,7达底片的时间间隔是.两相邻光子间平均距离为,t,s,s,8.0，10s6n1.25，10 8,72 S,c,,t,3.0，10，10m,2.4，10m 2 (2)由(1)的计算结果可知，两光子间距有2(4×10m，而箱子长只有1(2m，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，而暗区是光予到达可能性较小的区域.这个实验支持了光波是几率波的观点.