参考答案
1. 答案:B 点拨: 概率波与机械波是两个概念,本质不同;物质波是一种概率波,符合概率波的特点;光的双缝干涉实验中,若有一个光子,这个光子的落点是不确定的,但有几率较大的位置。
2. 答案:B 点拨:概率波的特性是个别光子的行为无法预测,表现出粒子性;大量光子的行为受波动规律支配,表现出波动性,所以A、C选项错误,B选项正确;干涉条纹的亮纹处光子达到的概率大,暗纹处光子达到的概率小,故D选项错误。
3. 答案:CD 点拨:根据经典物理学关于粒子的理论定义得C、D正确。
4. 答案:CD 点拨:根据经典波的定义和特点进行分析可以得到C、D正确。
5.答案:CD 点拨:光的粒子性说明光是一种粒子,但到达空间某位置的概率遵守波动规律,与宏观概念的粒子和波有着本质的不同,所以选项A、B错误,D正确。根据光电效应可知,光是一种粒子,光子与电子的作用是一对一的关系,所以选项C正确。
6. 答案:BCD 点拨:光波是概率波,单个光子没有确定的轨道,其到达某点的概率受波动规律支配,大量光子的行为符合统计规律,受波动规律支配,才表现出波动性,出现干涉中的亮纹或暗纹,故A错误,B、D正确;干涉条纹中的亮纹处是光子到达机会多的地方,暗纹处是光子到达机会少的地方,但也有光子到达,故C正确。故选BCD。
7. 答案:B 点拨:由于粒子源产生的粒子是微观粒子,它的运动受波动性支配,对大量粒子运动到屏上的某点的概率,可以用波的特征进行描述,即产生双缝干涉,在屏上将看到干涉条纹,所以B正确。
8. 答案:CD 点拨:根据光波是概率波的概念,对于一个光子通过单缝落在何处,是不可确定的,但概率最大的是落在中央亮条纹处,可达95%以上。当然也可能落在其他亮条纹处,还可能落在暗条纹处,只不过落在暗条纹处的概率很小而已,故C、D正确。
9. 答案:见点拨
点拨:由公式E=hν得:
E1=hν1=6.63×10-34×106 J=6.63×10-28 J
E2=hν2=6.63×10-34×6×1014 J=3.978×10-19 J
E3=hν3=6.63×10-34×1018 J=6.63×10-16 J
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。
10. 答案:(1)8.0×10-7 s 2.4×102 m (2)见点拨
点拨:(1)对于λ=500 nm的光子能量为
ε=hν=h·=6.63×10-34× J=4.0×10-19 J。
因此每秒到达底片的光子数为n===1.25×106。
如果光子是依次到达底片的,则光束中相邻两光子到达底片的时间间隔是
Δt==8.0×10-7 s
两相邻光子间平均距离为s=cΔt=3.0×108×8.0×10-7 m=2.4×102 m。
(2)由(1)的计算结果可知,两光子间距有2.4×102 m,而箱子长只有1.2 m,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,而暗区是光子到达可能性较小的区域。这个实验支持了光波是概率波的观点。