【本讲教育信息】
一、教学内容
本节课主要讲解光子说、光的波粒二象性和物质波的基本概念
二、考点点拨
本节课所讲的相关内容，在新高考中的要求较低，只需要掌握最基本的知识即可。
三、跨越障碍
（一）黑体辐射
1. 热辐射
（1）定义：物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同。物理学中把这种现象叫做热辐射。
（2）特性：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度变化而有所不同。
①在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光，但当物体被加热到
②在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显著的不同，例如，将钢加热到约
2. 黑体
定义：如果某种物体在任何温度下都能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
实际上黑体只是一种理想的情况，在实验室中，可在绕有电热丝的空腔上开一个小孔来实现，如图所示。
黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是这样；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体（如太阳、白炽灯灯丝）也被当作黑体来处理。
3. 黑体辐射的实验规律
（1）黑体的辐射本领跟波长的关系
19世纪末，物理学家从实验和理论两方面都研究了各种温度下的黑体辐射，测量了它们的黑体辐射本领按波长分布的情况，得出如图所示的实验曲线。
由图可知：每一条曲线都有一个极大值；随着温度的升高，黑体的辐射本领迅速增大并且辐射本领的极大值向波长较短的方向移动。
（2）黑体辐射实验规律的理论解释
①维恩公式解释：1896年，德国物理学家维恩从热力学理论出发，得出了一个公式，但它只是在短波部分与实验相符，而在长波部分与实验存在明显的差异（如图所示）。
②瑞利公式解释：1900年，英国物理学家瑞利从经典电磁理论出发推导出一个公式，其预测结果如图所示，在长波部分与实验吻合，在短波部分偏差较大，尤其在紫外线一端，当波长趋于0时，辐射本领将趋于无穷大。这种情况被人们称为“紫外灾难”。
（二）普朗克量子化理论
1. 普朗克的能量量子化假设
（1）能量子
黑体的空腔壁是由大量振子组成的，其能量E只能是某一最小能量值
的整数倍，即
（
…），振子辐射或吸收能量时，是以这个最小能量为单位一份一份地辐射或吸收的，这样的一份最小能量叫做能量子。
（2）能量子公式：
，
是振子的频率，
是一个常量，叫做普朗克常量，实验测得：
（3）能量的量子化
在微观世界中能量子不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。
2. 量子化假设的实验验证
普朗克公式与实验结果比较，发现它与实验结果“令人满意地相符”。比较图线如图所示，曲线是根据普朗克的公式作出的，小圆代表实验值。
辐射场能量密度按波长的分布曲线
说明：在宏观世界里，一个物理量的取值通常是连续的，但在微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立的值。
【典型例题】
例1：2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是
A. 微波是指波长在
m到
B. 微波和声波一样都只能在介质中传播
C. 黑体的热辐射实际上是电磁辐射
D. 普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
解析：由电磁波谱的划分可知，A对；微波的本质是电磁波，可以在真空中传播，无需介质，声波的本质是机械波，只能在介质中传播，B错；黑体辐射可以辐射各种波长的电磁波，本质上是电磁辐射，C对；根据普朗克的量子假说推算出的黑体辐射规律和观测到的事实符合得相当好，D对。
答案：ACD
例2：氦—氖激光器发出波长为633 nm的激光，当激光器的输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为
A. 
B. 
C. 
D. 
解析：一个光子的能量
，当激光器输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为
，B正确
答案：B
例3：人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为，光速为
。则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是
A. 
B. 
C. 
D. 
解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光时所接收到的最小功率
答案：A
（三）光电效应
1. 光电效应：
金属受到光的照射而发射出电子的现象。
2. 光电效应规律
（1）光电效应的实验探究
可以用如图所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系．阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子。电源加在K与A之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调。电源按图示极性连接时，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。
（2）光电效应的实验规律
①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须高于这个极限频率，才能产生光电效应，低于这个频率的光不能发生光电效应。能否发生光电效应，不取决于光强，只取决于频率。
②光电子最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增加而增加。
③当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数与入射光的强度有关，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多。
④光电子的发射是瞬时的，一般不超过
3. 光电效应与经典电磁理论的矛盾
矛盾之一：光的能量与频率有关，而不像波动理论中应由振幅决定。按光的波动理论，不论光的频率如何，只要照射时间足够长或光的强度足够大就可以发生光电效应，但实验结果表明，产生光电效应的条件却是入射光频率大于某一极限频率，与入射光强度无关。
矛盾之二：光电效应产生的时间极短，电子吸收光的能量是瞬时完成的，而不像波动理论所预计的那样需逐渐积累。
（四）爱因斯坦的光子说
1. 光子说
（1）学说内容：光是不连续的，而是一份一份的，每一份光叫一个光子，光子的能量，是光的频率，。
①光在发射和吸收能量时是一份一份的。
②光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为的光的能量为，这些能量子后来被称为光子。
③光子假说是爱因斯坦把普朗克的能量量子化思想推广到辐射场的能量量子化，其光子概念是量子化思想的一个质的飞跃。
（2）光子说对光电效应规律的解释
当光子照射到金属上时，它的能量被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收能量后，动能增加。当它的动能足够大时，它能克服金属内部原子核对它的吸引而离开金属表面逸出来，成为光电子，光电子的发射时间很短，不需要能量的积累过程。
电子吸收光子的能量后，可能向各个方向运动，有的向金属内部运动，有的向外运动，由于路程不同，电子逃逸出来时损失的能量不同，因而它们离开金属表面的初动能不同。只有直接从金属表面逸出的电子的初动能最大，这时光电子克服原子核的引力所做的功叫这种金属的逸出功
。
对于某一金属而言，逸出功一定，故入射光的频率越大，光电子的最大初动能也越大；若入射光的频率比较低，使得<，就不能产生光电效应，若=，这时光子的频率就是发生光电效应的极限频率。
由于不同金属的逸出功不同，故它们的极限频率也不同。照射光增强时，单位时间内入射的光子数增多，产生的光电子也就增多。
2. 光电效应方程
（1）最大初动能：发生光电效应时，电子克服金属原子核的引力逸出时，具有动能的大小不同。金属表面上的电子吸收光子后逸出时动能的值最大，称为最大初动能。用
表示。
（2）光电效应方程：根据能量守恒定律，光电子的最大初动能跟入射光子的能量和逸出功的关系为
这个方程称为爱因斯坦光电效应方程
①爱因斯坦光电效应方程式中是光电子的最大初动能，是入射光子的能量，叫做金属的逸出功，即从金属表面逸出时克服表面引力所做的功（消耗的能量），极限频率满足：
=。不同金属的不同，因此不同金属发生光电效应的极限频率
不同。
②式中是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是0～范围内的任何数值。
③光电效应方程表明：光电子的最大初动能与入射光的频率呈线性关系（注意不是正比关系），与光强无关。
④光电效应方程包含了产生光电效应的条件，即 >0，亦即
，>，而就是金属的极限频率。
⑤光电效应方程实质上是能量守恒方程．
（3）光电效应的—图象
根据光电效应方程知：，对于某一种金属，逸出功一定，又是一常量，光电子的最大初动能与入射光的频率呈线性关系，即—图象是一条直线，如图所示，斜率是普朗克常量，截距是金属的极限频率
3. 光子说的重要意义
（1）光子说能很好地解释光电效应
（2）证实光由大量的微粒即光子构成，即光具有粒子性。
【典型例题】
例4：两种单色光a和b，a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸出，则
A. 在真空中，a光的传播速度较大
B. 在水中，a光的波长较小
C. 在真空中，b光光子的能量较大 D. 在水中，b光的折射率较小
解析：本题是对光电效应和光的基本概念的综合考查。从题目的条件不难得出a光的频率较b光的频率高。在真空中，两者的传播速度相同，选项A错误；由可知频率高的光无论在什么介质中能量都大，选项C错误；由
可知在水中a光的波长较小，选项B正确；我们知道频率较大的光在同一介质中传播的速度较小，由
可知，在水中b光的折射率较小，选项D正确。
答案：BD
例5：已知能使某金属产生光电效应的极限频率为，则
A. 当用频率为2的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B. 当用频率为2的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为
C. 当照射光的频率大于时，若增大，则逸出功增大
D. 当照射光的频率大于时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
解析：入射光的频率大于金属的极限频率，照射该金属时一定能发生光电效应，A正确；金属的逸出功为
，又根据爱因斯坦光电效应方程
，当入射光的频率为2时，其光电子的最大初动能为
，所以B正确；若当入射光的频率由2增大一倍变为4时，其光电子的最大初动能为
，显然不是随之增大一倍，D错误；逸出功是金属本身对金属内电子的一种束缚本领的体现，与入射光的频率无关，C错误。综上所述A、B正确。
答案：AB
（五）康普顿效应
1. 康普顿效应
1918～1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现散射的X射线中，除有与入射光线波长相同的射线外，还有波长比入射光线波长更长的射线，人们把这种波长变化的现象叫做康普顿效应。
2. 光子说对康普顿效应的解释
按照爱因斯坦的光子说，一个X射线光子不仅具有能量，而且还具有动量，X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒和动量守恒。
如图所示，这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由减小为
，因此频率减小，波长增加。同时，光子还使电子获得一定的动量，这样就圆满地解释了康普顿效应。
3. 光子的动量
动量大小为：
，动量的方向为光波的传播方向。
（1）康普顿效应进一步证实了光的粒子性，光子不仅是光的能量的最小单位，且它也有动量，在这方面光子和质子、电子等实物粒子是一样的，它是一种微观粒子。
（2）对康普顿现象的理解，可以类比实物粒子的弹性碰撞，在散射过程中要遵守动量守恒和能量守恒。
例6：频率为的光子，具有的能量为，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射。散射后的光子
A. 虽改变原来的运动方向，但频率保持不变
B. 光子将从电子处获得能量，因而频率将增大
C. 散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反
D. 由于电子受到碰撞，散射后光子频率低于入射光频率
解析：光子与静止的电子碰撞的过程遵守动量守恒和能量守恒，由于电子获得一部分能量，则光子的能量减小，即频率降低，所以D正确。
答案：D
（六）光的波粒二象性
1. 波粒二象性
光的干涉、衍射、偏振现象，证明光具有波动性。而光电效应、康普顿效应现象证明光具有粒子性。但我们却无法用其中的一种性质解释所有的光现象。由此认定：光是波，同时也是粒子，即光具有波粒二象性。
2. 光的波动性与粒子性的统一
（1）大量光子的行为往往显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现干涉、衍射条纹，体现了波动性；个别光子的行为往往显示出粒子性。如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，这是粒子性的体现；但是如果在微弱的光照射时间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律。
（2）光子具有能量和动量。和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用。
（3）光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此，揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系，它们彼此间并不矛盾，而是一种对立统一的和谐关系。
（4）对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著。
（5）光在传播时主要体现出波动性，在与其他物质相互作用时主要体现出粒子性。
3. 从微观的角度理解光的波动性和粒子性
光既表现出波动性又表现出粒子性，很难用宏观世界的观念来认识，必须从微观的角度建立起光的行为图景，认识光的波粒二象性，需要明确的是：爱因斯坦光子说中的“粒子”和牛顿微粒说中的“粒子”是两个完全不相同的概念；同样，麦克斯韦电磁说中的“波”与惠更斯波动说中的“波”也是不同理论领域中完全不同的概念，其本质区别在于微观世界的认识论与宏观世界的认识论不同。
4. 光波是概率波
在双缝干涉实验中，光子通过双缝后，对某一个光子而言，其运动是随机的，但对大量光子而言，它们落在光屏上的位置又有规律性，即某些区域光子出现的概率大，另一些区域光子出现的概率小，由此形成了亮条纹和暗条纹，因此说光是一种概率波。
【典型例题】
例7：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陈述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”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A错；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确。
答案：BCD
例8：下列说法中正确的是
A. 光的干涉和衍射现象说明光具有波动性
B. 光的频率越大，波长越长
C. 光的波长越长，光子的能量越大
D. 光在真空中的传播速度为3.00×
解析：光既具有波动性又具有粒子性，A正确；由
知B错；由爱因斯坦光子理论
知波长越长，光的频率越小，光子能量越小，C错；任何光在真空中的传播速度均为3×
答案：AD
（七）德布罗意波
1. 德布罗意波
德布罗意于1924年在题为《关于量子理论的研究》的博士论文中明确提出：任何一个运动着的物体，都有一种波与之相伴随，其波长
，式中
是物体的动量，是普朗克常量。人们把这种波称为物质波，也叫德布罗意波。物质波波长
叫做德布罗意波长。
（1）在平时看到的宏观物体运动中，我们看不出它们的波动性，但也有一个波长与之对应，例如飞行的子弹的波长约为10－
（2）波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性；宏观物体也存在波动性，只是波长太小，难以观测
（3）任何一个运动物体都有一个波长与之对应，根据德布罗意假说：物体动量越小，波长越长，其波动性越容易显示出来；物体动量越大，波长越短，其波动性越难显示出来。
2. 物质波的实验验证
①1927年戴维孙和G·P·汤姆生分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了衍射图样，从而证实了电子的波动性。
②除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的
和的关系同样正确。
3. 物质波是概率波
电子和其他微观粒子，同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波。
（八）不确定关系
要同时测出微观粒子的位置和动量，是不太可能的，因此也不能同时用这两个量来描述它的运动，造成这一问题的原因是由于微观粒子具有波粒二象性。
在粒子的衍射现象中，设有粒子通过狭缝后落在屏上，狭缝宽度为a（用坐标表示为△x），那么某个粒子通过狭缝时位于缝中的哪一点是不确定的，不确定的范围为△x；若是宏观粒子，它通过狭缝后会直接落到缝的投影位置上。我们知道微观粒子具有波动性，经过狭缝后会发生衍射，有些粒子会偏离原来的运动方向跑到了投影位置以外的地方，这就意味着粒子有了与原来运动方向垂直的动量（位于与原运动方向垂直的平面上）。又由于粒子落在何处是随机的，所以粒子在垂直于运动方向上的动量具有不确定性，不确定量为
。
海森伯经过缜密的数学推算，得出如下关系：
，为普朗克常量
这个关系叫不确定性关系，简称为不确定关系。
①在微观领域，要准确地确定粒子的位置，那么动量的不确定量就更大；反之，要准确地确定粒子的动量，那么位置的不确定量就更大。如：将狭缝变成宽缝，粒子的动量能精密测定了（可认为此时已不发生衍射），但粒子通过缝的位置的不确定量却增大了；反之，取狭缝
，粒子的位置测定得精确了，但衍射范围会随
的减小而增大，这时动量的测定就更加不准确了。
②海森伯的不确定关系是量子力学的一条基本原理，是物质波粒二象性的生动体现。它表明：在对粒子位置和动量进行测量时，精确度存在一个基本极限，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量。这也就决定了不能用“轨道”的观点来描述粒子的运动（轨道上运动的粒子在某时刻具有确定的位置和动量）。
【典型例题】
例9：现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是
A. 一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多
B. 肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的
C. 质量为10－
D. 人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同
解析：光电效应现象集中体现了光的粒子性。光越强，单位时间辐射的光子数越多，产生的光电子越多，A错；光在肥皂泡的表面发生干涉形成彩色条纹，而干涉是波的特有现象，B对；10－
答案：BD
例10：在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近．已知中子质量m=1.67×10－=1.82×10－
A. 10－17J
B.
10－18J
C.
10－21 J
D.
10－24J
解析：本题属知识性考查，考查德布罗意假设，动能、动量关系
。德布罗意波长公式：，p是动量，h是普朗克常量，由题意：，所以可求得
，故选C。
答案：C
例11：现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为
，其中n>1．已知普朗克常量，电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为
A. 
B.
C. 
D. 
解析：由德布罗意波公式，
，得
，而
，解得
答案：D
四、小结
本节课概念多，但都不需要作深层次研究，知识较简单，只要在本节课中掌握最基本的知识即可。
五、预习导学（选修3—5原子世界探秘）
1、电子的发现
2、汤姆生原子结构
3、卢瑟福
粒子散射
，卢瑟福原子结构
4、光谱
【模拟试题】（答题时间：40分钟）
1. 以下宏观概念，哪些是“量子化”的
A. 物体的长度 B.
物体所受的重力
C. 物体的动能 D.
人的个数
2. 黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知
A. 随温度升高，各种波长的辐射强度都有所增加
B. 随温度降低，各种波长的辐射强度都有所增加
C. 随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D. 随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
3. 神光“Ⅱ”装置是我国规模最大、国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长为0.35
的紫外激光，已知普朗克常量，则该紫外激光所含光子数为_______个（取两位有效数字）。
4. 爱因斯坦根据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
5. 硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能。若有N个频率为的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为（h为普朗克常量）
A. B. 
C. 
D. 
*6. 用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek—图象。已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.24 eV，若将二者的图线画在同一个Ek—坐标图中，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的图象是图中的
*7. 如图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么
A. A光的频率大于B光的频率
B. B光的频率大于A光的频率
C. 用A光照射光电管时流过电流表的电流方向是a流向b
D. 用A光照射光电管时流过电流表的电流方向是b流向a
8. 关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是
A. 爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说
B. 光电效应现象说明了光的粒子性
C. 光波不同于机械波，它是一种概率波
D. 光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一
9. 下列说法正确的是
A. 光波是一种概率波
B. 光波是一种电磁波
C. 单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改变
D. 单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变
*10. 光子有能量，也有动量，动量
，它也遵守有关动量的规律。如图所示，真空中，有一“
”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO＇在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片（吸收光子），右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片（反射光子）。当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始转动情况（俯视），下列说法中正确的是
A. 顺时针方向转动 B.
逆时针方向转动
C. 都有可能
D.
不会转动
11. 在光的双缝干涉实验中，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，在曝光时间不长和曝光时间足够长的情况下，实验结果是
①若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点．②若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹．③这一实验结果表明光具有波动性．④这一实验结果表明光具有粒子性．
A. ①②③ B. ①②③④ C. ②③④ D. ①③④
12. 对于光的波粒二象性的说法中，正确的是
A. 一束传播的光，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，光波与机械波同样是一种波
C. 光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
D. 光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量中，频率表示的仍是波的特性
13. 刘翔在雅典奥运会上
14. 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，由表中数据可知
|
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质量/kg |
速度/（m/s） |
波长/m |
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弹子球 |
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电子（100eV） |
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无线电波（1 MHz） |
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①要检测弹子球的波动性几乎不可能 ②无线电波通常情况下只能表现出波动性③电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性④只有可见光才是波
A. ①④ B.
②④ C. ①②
D. ①②③
*15. 试求原子中电子速度的不确定量，取原子的线度为10－
【试题答案】
1. D
2. ACD
解析：由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都有所增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C、D正确，B错误。
解析：由
令该紫外激光中含有N个光子，则其总能量
故
个
4. C
解析：根据实验现象，然后提出理论支持，物理学上把这种研究方法称为“科学假说”
5. C
解析：据光子说可知：光子能量与频率有关，一个光子能量为 （为普朗克常量），N个光子的能量为
6. B
解析：图象斜率代表了普朗克常量，因此两条线应平行；横截距代表了极限频率，
，因此钨的大些。
7. AC
解析：根据光电效应的条件可知，A光的频率高于极限频率，B光的频率低于极限频率，故A光的频率大于B光的频率，A项正确；光电管工作时光电子从阴极（右侧）飞向阳极（左侧），由此可知，电路中的电流方向为
，即 C正确。
8. BC
解析：爱因斯坦的光子说和光的电磁说在微观世界中是统一的
9. AB
解析：光具有波粒二象性，既具有波动性，又具有粒子性，光在空间各点出现的可能性的大小（概率），可以用波动规律来描述，因而光是一种概率波，故A选项正确；而由光的电磁说可知光是一种电磁波，故B选项正确；光波从一种介质进入另一种折射率不同的介质中时，光的频率不变，而光子的能量取决于频率，故C选项错；但由于介质不同，因而光的传播速度就不相同，由波长、波速、频率的关系可知光波的波长也随之相应变化，故D选项错。
10. B
解析：白纸片反射光子，光子的动量变化大，由动量定理可知，光子对白纸片的冲量大。
11. B
12. D
解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性。粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说。
13. 
解析：由德布罗意波长公式得：
由上面计算可知人的物质波波长极短，其波动性很难表现出来，因而现实生活中观察不到人的波动性。
14. D
解析：弹子球的波长很小，所以要检测弹子球的波动性几乎不可能，故选项①正确；无线电波的波长很长，波动性明显，所以选项②正确；电子的波长与金属晶格的尺寸相差不大，能发生明显的衍射现象，所以选项③正确；一切运动的物体都具有波动性，所以选项④错误。故正确选项为D。
15. 
解析：原子中电子的位置不确定量△r≈10－
由不确定关系得
氢原子中电子的轨道运动速度约为