高中物理考题精选（121）——光的波粒二象性
1、如图所示，是氢原子四个能级的示意图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出光子a.当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出光子b.则以下判断正确的是（ ）
A．a光和b光由同一种介质射入空气中时a光更容易发生全反射
B．光子a和光子b使同一种金属发生光电效应，由光子a照射产生的光电子的最大初动能大于光子b照射而产生的。
C．光子a的波长大于光子b的波长
D．在真空中光子a的传播速度大于光子b的传播速度
答案 C
2、近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为( )
A．光只具有粒子性，它和物质的作用是一份一份的
B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
C．大量光子表现光具有粒子性
D．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性
答案 D
3、根据爱因斯坦的“光子说”可知________。
A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
B．光的波长越大，光子的能量越小
C．一束单色光的能量可以连续变化
D．只有光子数很多时，光才具有粒子性
答案 B 光子并非实物粒子，其能量是一份一份的，不连续变化，每个光子的能量ε＝hν＝h，光的波长越大，光子能量越小，所以选项A、C错误，B正确。光子数很少时，光表现出粒子性越明显，选项D错误。
4、用很弱的光做双缝干涉实验,把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在,如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片.这些照片说明( )
A.光只有粒子性没有波动性
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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
答案 D解析:少量光子落在胶片上,落点位置不确定,说明少量光子的运动显示粒子性,大量光子落在胶片上,出现了干涉条纹,呈现出波动性规律,说明大量光子的运动显示波动性,但不能说光只具有粒子性或只具有波动性,故只有选项D正确.
5、关于物质的波粒二象性,下列说法中正确的是( )
A.不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性
B.运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道
C.波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象中是统一的
D.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性
E.宏观运动的物体没有波动性
答案 ABC解析:波粒二象性是微观世界具有的特殊规律,大量粒子运动的规律表现出波动性,而单个粒子的运动表现出粒子性.而宏观物体的德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性,不是不具有波粒二象性.选项A、B、C正确.
6、下列说法不正确的是（ ）
A.光电效应和康普顿效应深入地解释了光的粒子性的一面
B.光的干涉和衍射现象是光具有波动性的有力证据
C.继电子的波动性被证实之后，科学家陆续证实了质子、中子、原子、分子等的波动性
D.电子的德布罗意波长不可能比可见光的波长短
答案 D
7、下列四个实验示意图中，能揭示光的粒子性的是（ ）
答案 B
8、白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比( )
A．频率变大 B．速度变小
C．光子能量变大 D．波长变长
答案 D
解析：光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守恒，自由电子碰撞前静止，碰撞后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，故C错误；由λ＝
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、E＝hν可知光子频率变小，波长变长，故A错误，D正确；由于光子速度是不变的，故B错误．
9、下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有( )
答案 AB
解析：选项A为康普顿效应，选项B为光电效应，康普顿效应和光电效应都深入揭示了光的粒子性；选项C为α粒子散射实验，未涉及光子，揭示了原子的核式结构；选项D为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续．
10、麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中提出了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波．
(1)一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图1所示，求该光波的频率．
(2)图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线．光线a在玻璃砖中的光路已给出．画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数．
答案 (1)5×1014Hz (2)如图所示
解析：设光在介质中的传播速度为v，波长为λ，频率为f，则
f＝①
v＝②
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联立①②式得f＝③
从波形图上读出波长λ＝4×10－7m，代入数据解得
f＝5×1014Hz
(2)光路如图所示
11、下列四个实验中，能说明光具有粒子性的是（ ）
答案 C
12、关于光的本性，下列说法正确的是（ ）
（A）波长较长的光是波，波长较短的光是粒子
（B）光有的时候是波，有的时候是粒子
（C）光既具有波动性，同时又具有粒子性
（D）光的干涉现象说明光具有波粒二象性
答案 C
13、对“光的波粒二象性”理解正确的是
A．光既是一种波又是一种粒子
B．光直线传播时表现为粒子性，发生衍射时表现为波动性
C．个别光子是粒子，大量光子是波
D．在光的干涉条纹中，明条纹是光子能够到达的地方，暗条纹是光子不能到达的地方
答案 B
14、人们对“光的本性”的认识，经历了漫长的发展过程．下列符合物理学史实的是（ ）
（A）牛顿提出光是一种高速粒子流，并能解释一切光的现象
（B）惠更斯认为光是机械波，并能解释一切光的现象
（C）为了解释光电效应，爱因斯坦提出了光子说
（D）为了说明光的本性，麦克斯韦提出了光的波粒二象性
答案 C
15、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．光子和电子是同种粒子，光波和机械波是同种波
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C．光的波动性是由于光子间的相互作用形成的
D．光子说中光子的能量E=hν表明光子具有波的特征
答案 D
16、近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为( )
A．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的
B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
C．大量光子表现光具有粒子性
D．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性
答案 D
17、对光的认识，以下说法错误的是（ ）
A 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B 光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
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明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显，
答案 C
18、人们对光本性的正确认识是（ ）
（A）光是一种可见的高速运动微粒 （B）光是波长极短的射线
（C）光是一种电磁波 （D）光子不具有波动性
答案 C
19、康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．右图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子：（ ）
A．可能沿1方向，且波长变小
B．可能沿2方向，且波长变小
C．可能沿1方向，且波长变长
D．可能沿3方向，且波长变长
答案 C
20、用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则（ ）
(A)图像(a)表明光具有粒子性
(B)图像(c)表明光具有波动性
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(C)用紫外光观察不到类似的图像
(D)实验表明光是一种概率波
答案 AB D
21、对光的波粒二象性的理解，正确的是（ ）
（A）凡是光的现象，都可用光的波动性去解释，也可用光的粒子性去解释
（B）波粒二象性就是微粒说与波动说的统一
（C）一切粒子的运动都具有波粒二象性
（D）大量光子往往表现出波动性，少量光子往往表现出粒子性
答案 CD
22、光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能．如图K50－3所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成内能，这种镀膜技术的物理依据是( )
A．光的直线传播 B．光的粒子性
C．光的干涉 D．光的衍射
答案 C [解析] 真空玻璃管上镀膜技术是利用薄膜干涉原理来增强透射光的，这种镀膜技术的物理依据是使薄膜厚度等于光在薄膜介质中波长的，入射光经薄膜的前后表面反射后发生光的干涉，选项C正确。
23、根据爱因斯坦的“光子说”可知（ ）
（A）“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
（B）光的波长越大，光子的能量越小
（C）一束单色光的能量可以连续变化
（D）只有光子数很多时，光才具有粒子性
答案 B，
24、下列说法中正确的是 （ ）
A．光的干涉和衍射现象说明光具有粒子性
B．电磁波和机械波都只能在介质中传播
C．光的偏振现象说明光是纵波
D．电子束通过铝箔能发生衍射现象，说明电子具有波动性
答案 D
25、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（ ）
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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．
答案 BCD
26、下列说法中正确的是 （ ）
A．泊松亮斑证实了光的粒子性
B．干涉法检查被检测平面的平整度应用了光的双缝干涉原理
C．光的偏振现象说明光是横波
D．康普顿效应表明光子具有动量，进一步证实了光的粒子性
答案 CD
27、在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是 （ ）
A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样
B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
D．单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性
答案 AD
28、关于光的波粒二象性的理解正确的是（ ）
A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．高频光是粒子，低频光是波
D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
答案 AD
29、关于光的波粒二象性的理解正确的是（ ）
A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．高频光是粒子，低频光是波
D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
答案 AD
30、在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（ ）
A．光的折射现象、偏振现象 B．光的反射现象、干涉现象
C．光的衍射现象、色散现象 D．光电效应现象、康普顿效应
答案 D
31、2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置，进行电子干涉的实验．从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明（ ）
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A．光具有波动性
B．光具有波粒二象性
C．微观粒子也具有波动性
D．微观粒子也是一种电磁波
答案 C
32、在光的双缝干涉实验中，在光屏上放照相底片，并设法减弱光子流的强度，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两种情况下，实验结果是（ ）
A.若曝光时间不长，则底片上出现一些不规则点
B.若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹
C.这一实验结果表明大量光子往往显示出波动性，个别光子往往显示出粒子性
D.这一实验结果表明光具有波动性，又具有粒子性
答案 ABCD.
33、在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样
B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
D．单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性
答案 AD
34、关于光的波粒二象性的理解正确的是（ ）
A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．高频光是粒子，低频光是波
D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
答案 AD
35、美国物理学家康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．关于康普顿效应，以下说法正确的是（ ）
A.康普顿效应现象说明光具有波动性
B.康普顿效应现象说明光具有粒子性
C.当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加
D.当光子与晶体中的电子碰撞后．其能量减少
答案 BD
36、下列说法中正确的是（ ）
A．泊松亮斑证实了光的粒子性
B．光的偏振现象说明光是一种纵波
C．康普顿效应进一步证实了光的粒子性
D．干涉法检查被检测平面的平整度应用了光的双缝干涉原理
答案 C
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37、下列结论正确的是
A．在真空中红光的波长比紫光的波长长
B．同一介质对红光的折射率比紫光的折射率小
C．红光和紫光经过同一双缝干涉仪时，红光的干涉条纹比紫光的干涉条纹窄
D．红光和紫光照射到相同的金属表面上时，若紫光照射时有电子逸出，则红光照射时也一定能有电子逸出
答案 AB
38、在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是
A．光的折射现象、偏振现象 B．光的反射现象、干涉现象
C．光的衍射现象、色散现象 D．光电效应现象、康普顿效应
答案 D
39、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10－3kg，速度为10－2m/s的小球，其德布罗意波长约为10－28m，不过我们能清晰地观察到小球运动的轨迹
D．泊松亮斑
答案 BD
40、下面有关光的干涉、衍射现象及光的本性的描述中，正确的是（ ）
A．在光的双缝干涉实验中，将入射光由绿光改为紫光，则条纹间隔变宽
B．白光经肥皂膜前后表面反射后，反射光发生干涉形成彩色条纹
C．著名的泊松亮斑是光的衍射现象
D．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性；大量光子表现出波动性，少量光子表现出粒子性
答案 BCD
41、历史上，为了说明光的性质，牛顿提出了光的微粒说，惠更斯提出了光的波动说，如今人们对光的性质有了更进一步的认识．下面四幅示意图中所表示的实验中能说明光的性质的是（ ）
答案 BC
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42、已知光子有动量，其动量的计算公式为，式中h是普朗克常量，λ是光的波长．既然光子有动量，那么光照射到物体表面被吸收或被反射时就会对物体有压力，叫做“光压”．有人设想在遥远的宇宙探测中利用光压力作动力推动航天器加速，这样可以大大减少航天器发射的自身的体积和重量的影响，在某个设计方案中，计划给探测器安上面积极大，反射率极高的薄膜，并设法让它始终正对太阳．
(1)已知在地球绕日轨道上，每平方米面积上得到的太阳光的功率为P0 = 1.35kW，探测 器本身的质量为M=100kg，薄膜面积为S=4×104m2，那么探测器由地球发射到太空时，由于太阳光的光压而得到的加速度将为多大?
(2)若探测器仅靠光压加速，那么每一天内增加的速度将是多大?
答案 (1)由E = hv和可得 E/P=c
设每秒照射到薄膜上光子个数为n则，nE=Po S，由动量定理，当入射光全部被反射时，有F=n·2P，由牛顿第二定律F=Ma，得a=3.6 × 10-3m/s2
(2)△υ=a△t=311m/s
43、根据德布罗意理论，电子也具有波粒二象性，其波长λ=h/p，其中h为普朗克常量，p为电子的动量。在某次实验时用高压加速电子束，然后垂直射到双缝上，在双缝后的衍射屏上得到了干涉条纹，但条纹间距很小。欲使条纹间距变大可以 加速电子的电压或同时 双缝间的距离.
答案 降低，减小
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