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在光的单缝衍射实验中,狭缝变窄,光子动量的不确定量如何变化?请用实验现象解释这个结论.

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光既具有波动性,又具有粒子性.大量光子表现出的____________强,少量光子表现出的____________强;频率高的光子表现出的____________强,频率低的光子表现出的___________强.

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在双缝干涉实验中,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(    )

A.若曝光时间不长,则底片上出现一些无规则的点

B.若曝光时间足够长,则底片上出现干涉条纹

C.这一实验结果表明光具有波动性

D.这一实验结果表明光具有粒子性

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下列叙述的情况正确的有(    )

A.光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样

B.光是波,与橡皮绳上的波类似

C.光是一种粒子,它和物质作用是“一份一份”进行的

D.光子在空间各点出现的可能性太大(概率),可以用波动的规律来描述

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有关光的本性,下列说法正确的是(    )

A.光既具有波动性,又具有粒子性,这是互相矛盾和对立的

B.光的波动性似于机械波,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

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20世纪20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、照相底片,整个装置如图17-4-1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,泰勒对此照片的平均黑度进行测量,得出每秒到达底片的能量是5×10-13 J.

17-4-1

(1)假设起作用的光波长约为500 nm,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)如果当时实验用的箱子长为 1.2 m,根据(1)的计算结果,能否找到支持光是概率波的证据?

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在单缝衍射实验中,若单缝宽度是1.0×10-9 m,那么光子经过单缝发生衍射,动量不确定量是___________.

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已知=5.3×10-35 J·s,试求下列情况中速度测定的不确定量.并根据计算结果,讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况.

(1)一个小球的质量m=1.0 kg,测定其位置的不确定量为10-6 m.

(2)电子的质量me=9.0×10-31 kg,测定其位置的不确定量为10-10 m(即在原子的数量级).

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我们能感知光现象,是因为我们接收到了一定能量的光.一个频率是106 Hz的无线电波的光子的能量是多大?一个频率为6×1014 Hz的绿色光子和1018 Hz的γ光子的能量各是多大?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.

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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,比较不同曝光时间摄得的照片,发现曝光时间不长的情况下,照片上是一些散乱的无规则分布的亮点,若曝光时间更长,照片上亮点分布区呈现不均匀的迹象,若曝光时间较长,照片上获得清晰的双缝干涉条纹,这个实验说明了(    )

A.光具有粒子性

B.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

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同步练习册答案