第九讲 波粒二象性 期末复习讲义-2026-2027学年高二下学期物理粤教版选择性必修第三册

期末复习讲义 粤教版（2019）选择性必修第三册复习讲义 第九讲 波粒二象性 一、光的波粒二象性 1．光的干涉和衍射实验表明，光是一种电磁波，具有波动性．光电效应和康普顿效应则表明，光在与物体相互作用时，光子表现出粒子性． 2．双缝干涉实验中每次穿过双缝的只有一个光子，它不可能跟其他光子产生干涉．但光的干涉还是发生了．可见，波动性也是光子的属性．光既有粒子性，又有波动性，人们把这种性质称为光的波粒二象性． 项目 实验 基础 表现 说明 光的 波动 性 干涉和衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述． (2)足够能量的光在传播时，表现出波的性质 (1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的． (2)光的波动性不同于宏观观念的波 光的 粒子 性 光电效应、康普顿效应 (1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质． (2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性 (1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的． (2)光子不同于宏观观念的粒子 大量光子表现出波动性，个别光子表现出粒子性，光具有波粒二象性 二、概率波 在光的双缝干涉实验中，亮纹地方光子落下的概率大，暗纹地方光子落下的概率小．干涉条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映．因此，物理学中把光波看成一种概率波． (1)在光的干涉和衍射现象中，我们不能确定光子落在哪一位置，但光子落在某一位置附近的概率可以确定，且光子在空间出现的概率受波动规律的支配． (2)在双缝干涉和单缝衍射的暗条纹处也有光子到达，只是光子数量“特别少”，很难呈现出亮度． (3)要理解统计规律，对统计规律的认识是理解概率波的前提． (1)单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的． (2)大量粒子运动的必然性：由波动规律我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言． 三．德布罗意波假说和电子衍射 1．德布罗意波假说． (1)1924年，法国物理学家德布罗意提出一个大胆假设：实物粒子和光一样具有波粒二象性．这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波，也称为物质波． (2)德布罗意波的波长与其动量之间的关系为：λ＝． 1．对物质波的理解． (1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故． (2)粒子在空间各处出现的概率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波． (3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波． 2．计算物质波波长的方法． (1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv. (2)根据波长公式λ＝求解． (3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量ε＝hν，动量p＝；微观粒子的动能Ek＝mv2，动量p＝mv. 2．电子衍射． (1)1927年，美国工程师戴维森和英国物理学家G.P.汤姆孙发现了电子在晶体上的衍射现象，证明德布罗意假说的正确性．这有力地证明了实物粒子的确具有波动性． (2)实物粒子具有与光一样的波粒二象性．波粒二象性是包括光子在内的一切微观粒子的共同特征． 四、不确定性关系 1．不确定性关系：对光子位置的测量越精确，其动量的不确定性就越大，反之亦然．如果用Δx表示微观粒子位置的不确定性，用Δp表示微观粒子动量的不确定性，则两者遵守不等式：ΔxΔp≥，式中h是普朗克常量． 2．意义：在微观领域，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，因而就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，只能通过概率波做统计性的描述． (1)不确定性关系ΔxΔp≥是自然界的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可忽略不计．也就是说，宏观世界中的物体质量较大，位置和速度的不确定范围较小，可同时较精确测出物体的位置和动量． (2)在微观世界中，粒子质量较小，不能同时精确地测出粒子的位置和动量，也就不能准确地把握粒子的运动状态. 考点一：光的波粒二象性 例1.我国预计2027年发射巡天空间望远镜（CSST），与天宫空间站共轨飞行，其设计能记录单个光子到达的时刻与能量，并利用光谱分析重构遥远星系的精细结构。关于遥远星系辐射的星光说法正确的是（　　） A．是一种纵波 B．仅具有粒子性 C．仅具有波动性 D．具有波粒二象性 例2.关于光的衍射，下列说法正确的是（　　） A．光的衍射现象说明光具有波动性 B．光的衍射现象说明光具有粒子性 C．光的衍射现象是光波绕过障碍物传播的现象 D．光的衍射现象是光波在介质中传播速度改变的现象 例3.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．牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说本质上是不同的 D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一 考点二：概率波 例1.一束电子穿过铝箔，在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样，下列说法正确的是（　　） A．该实验表明电子具有粒子性 B．亮纹处电子出现的概率大 C．亮纹为电子运动的轨迹 D．暗纹处说明没有电子到达 例2.下列说法中正确的是(  ) A．爱因斯坦把物理学带进了量子世界 B．光的波粒二象性推翻了麦克斯韦的电磁理论 C．光波与宏观现象中的连续波相同 D．光波是表示大量光子运动规律的一种概率波 考点三：德布罗意波 例1.下列说法正确的是（   ） A．物质波属于机械波 B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都具有一种波和它对应，这种波叫作物质波 D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性 例2.德布罗意波长，其中是运动物体的动量，是普朗克常量，数值为。某学习小组讨论一名质量为的运动员以的速度奔跑，之所以观察不到运动员的波动性是因为波长太短，而实际的障碍物（或小孔）的尺寸远大于运动员的德布罗意波长的缘故。该运动员的德布罗意波长约为（　　） A． B． C． D． 例3.运动的实物粒子也具有波动性，其对应的德布罗意波长为，其中是运动粒子的动量，是普朗克常量。一静止电子经1000V电压加速后，其德布罗意波长约为？已知普朗克常量，电子质量，电子电量（　　） A． B． C． D． 考点四：不确定性关系 例1.在微观世界，粒子的位置和动量不能同时精准确定，即有。除了动量与位置外还有其他物理量的不确定关系。如某物理量A，也有，其中t代表时间，h为普朗克常量，则物理量A的单位是（　　） A．N B．W C．K D．J 例2.做一维运动的电子，其动量不确定量是 △px ＝ 10-25 kg·m·s-1 ，能将这个电子约束在内的最小容器的大概尺寸是（　　）（ 普朗克常量h ＝ 6.63×10-34 J·s ，约化普朗克常量＝ 1.05 ×10-34 J·s ） A．5.25×10-8m B．5.25×10-9m C．5.25×10-10m D．5.25×10-11m 一、单选题 1．2025年6月，我国在太赫兹通信领域取得重大突破，成功实现了1.2千米距离的高清视频实时无线传输，太赫兹微波的频率远高于现行的第五代移动通信技术5G微波的频率，则相较于5G微波光子（　　） A．太赫兹微波光子的能量更大 B．太赫兹微波光子只具有波动性，不具有粒子性 C．太赫兹微波光子在真空中传播速度更快 D．太赫兹微波光子在真空中传播速度更慢 2．下列说法中正确的是（　　） A．概率波就是机械波 B．物质波是一种概率波 C．如果采取办法提高了测量微观粒子的精度，则的精度也同时上升 D．粒子的与测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关 3．法国物理学家德布罗意首先提出了物质波理论，1927年，英国物理学家汤姆孙（G.P.Thomson）在德布罗意理论的启发下，利用如图1所示的装置，通过阴极和阳极之间几万伏的高电压，对灯丝发热后发射出来的电子加速，得到这些电子经金属多晶体衍射的图样，如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．电子的衍射现象证明了电子具有波动性 B．在电子衍射图样中，电子只能落到亮环上，不可能落在暗环上 C．如果提高实验装置中的加速电压，电子的波长就会变大 D．只有微观粒子才具有波动性，一粒飞行的子弹不可能具有波动性 4．2025年诺贝尔物理学奖颁给研究发现“宏观量子隧穿效应”的三位科学家。下列关于量子理论的说法，正确的是（    ） A．光子的能量跟光的波长成正比 B．在光电效应中只要光足够强，电子就可以从金属表面逸出 C．经电场加速的电子束射到晶体上，能观察到衍射图样，证实了电子具有粒子性 D．任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波 5．下列说法正确的是 A．就物质波来说，速度相等的电子和质子，电子的波长长 B．原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射锌板时，锌板带负电 C．红光光子比紫光光子的能量大 D．光电效应和康普顿效应均揭示了光具有波动性 6．2026年除夕之夜的央视春晚，合肥分会场潘建伟院士向全球观众讲述量子科技的中国突破，并发出“量子的未来，就在我们手中”的铿锵誓言。潘建伟院士团队的反冲光子干涉实验证明了波粒二象性在量子界是跷跷板，一端翘起，另一端必然下沉，波动性和粒子性不会同时显现。下列能反映光的波动性的是（　　） A．光的衍射现象 B．黑体辐射现象 C．光电效应 D．康普顿效应 7．光既具有波动性，又具有粒子性。下列四幅图是红光的干涉图样和红光的衍射图样，下列有关说法正确的是（　　） A．甲图和丁图是干涉图样，乙图和丙图是衍射图样 B．甲图和乙图表明光子具有粒子性，丙图和丁图表明光子具有波动性 C．若改用蓝光做实验，丁图中的条纹间距将变大 D．四幅图中的亮纹处，光子出现的概率大 8．我国建造的世界上亮度最高的第四代同步辐射光源“未来之光”，和第三代同步辐射光源相比，电子被加速后的能量更高，辐射的X射线穿透能力更强，则（　　） A．电子的物质波波长更长、辐射的X射线波长更长 B．电子的物质波波长更长、辐射的X射线波长更短 C．电子的物质波波长更短、辐射的X射线波长更长 D．电子的物质波波长更短、辐射的X射线波长更短 9．一个静止的电子，在经过电压加速后，其德布罗意波长为。若要让另一同样的静止电子的德布罗意波长为，则加速电压值为（     ） A． B． C． D． 10．下列说法中不正确的是（　　） A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．德布罗意最先提出了物质波，认为实物粒子也具有波动性 C．康普顿效应表明光具有波动性，即光子不仅具有能量还具有动量 D．光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波 11．关于不确定性关系有以下几种理解，其中错误的是（　　） A．微观粒子的动量有可能确定 B．微观粒子的坐标不可能确定 C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定 D．h是普朗克常量 14 学科网（北京）股份有限公司 $期末复习讲义 粤教版（2019）选择性必修第三册复习讲义 第九讲 波粒二象性 一、光的波粒二象性 1．光的干涉和衍射实验表明，光是一种电磁波，具有波动性．光电效应和康普顿效应则表明，光在与物体相互作用时，光子表现出粒子性． 2．双缝干涉实验中每次穿过双缝的只有一个光子，它不可能跟其他光子产生干涉．但光的干涉还是发生了．可见，波动性也是光子的属性．光既有粒子性，又有波动性，人们把这种性质称为光的波粒二象性． 项目 实验 基础 表现 说明 光的 波动 性 干涉和衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述． (2)足够能量的光在传播时，表现出波的性质 (1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的． (2)光的波动性不同于宏观观念的波 光的 粒子 性 光电效应、康普顿效应 (1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质． (2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性 (1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的． (2)光子不同于宏观观念的粒子 大量光子表现出波动性，个别光子表现出粒子性，光具有波粒二象性 二、概率波 在光的双缝干涉实验中，亮纹地方光子落下的概率大，暗纹地方光子落下的概率小．干涉条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映．因此，物理学中把光波看成一种概率波． (1)在光的干涉和衍射现象中，我们不能确定光子落在哪一位置，但光子落在某一位置附近的概率可以确定，且光子在空间出现的概率受波动规律的支配． (2)在双缝干涉和单缝衍射的暗条纹处也有光子到达，只是光子数量“特别少”，很难呈现出亮度． (3)要理解统计规律，对统计规律的认识是理解概率波的前提． (1)单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的． (2)大量粒子运动的必然性：由波动规律我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言． 三．德布罗意波假说和电子衍射 1．德布罗意波假说． (1)1924年，法国物理学家德布罗意提出一个大胆假设：实物粒子和光一样具有波粒二象性．这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波，也称为物质波． (2)德布罗意波的波长与其动量之间的关系为：λ＝． 1．对物质波的理解． (1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故． (2)粒子在空间各处出现的概率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波． (3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波． 2．计算物质波波长的方法． (1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv. (2)根据波长公式λ＝求解． (3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量ε＝hν，动量p＝；微观粒子的动能Ek＝mv2，动量p＝mv. 2．电子衍射． (1)1927年，美国工程师戴维森和英国物理学家G.P.汤姆孙发现了电子在晶体上的衍射现象，证明德布罗意假说的正确性．这有力地证明了实物粒子的确具有波动性． (2)实物粒子具有与光一样的波粒二象性．波粒二象性是包括光子在内的一切微观粒子的共同特征． 四、不确定性关系 1．不确定性关系：对光子位置的测量越精确，其动量的不确定性就越大，反之亦然．如果用Δx表示微观粒子位置的不确定性，用Δp表示微观粒子动量的不确定性，则两者遵守不等式：ΔxΔp≥，式中h是普朗克常量． 2．意义：在微观领域，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，因而就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，只能通过概率波做统计性的描述． (1)不确定性关系ΔxΔp≥是自然界的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可忽略不计．也就是说，宏观世界中的物体质量较大，位置和速度的不确定范围较小，可同时较精确测出物体的位置和动量． (2)在微观世界中，粒子质量较小，不能同时精确地测出粒子的位置和动量，也就不能准确地把握粒子的运动状态. 考点一：光的波粒二象性 例1.我国预计2027年发射巡天空间望远镜（CSST），与天宫空间站共轨飞行，其设计能记录单个光子到达的时刻与能量，并利用光谱分析重构遥远星系的精细结构。关于遥远星系辐射的星光说法正确的是（　　） A．是一种纵波 B．仅具有粒子性 C．仅具有波动性 D．具有波粒二象性 【答案】D 【详解】A．遥远星系的星光属于电磁波，电磁波的振动方向与传播方向垂直，是横波，不是纵波，故A错误； BCD．光既具有粒子性（如光电效应、光子能量特性）也具有波动性（如干涉、衍射现象），并非仅具有粒子性或波动性，故BC错误，故D正确。 故选D。 例2.关于光的衍射，下列说法正确的是（　　） A．光的衍射现象说明光具有波动性 B．光的衍射现象说明光具有粒子性 C．光的衍射现象是光波绕过障碍物传播的现象 D．光的衍射现象是光波在介质中传播速度改变的现象 【答案】AC 【详解】 AB．光的衍射是波特有的现象，这一现象说明光具有波动性，而非粒子性，故A正确，B错误； C．光的衍射现象的本质就是光波绕过障碍物继续传播的现象，故C正确； D．光波在介质中传播速度改变的现象与衍射无关，故D错误。 故选AC。 例3.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．牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说本质上是不同的 D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一 【答案】BC 【详解】A．爱因斯坦的光子说并不否定光的电磁说，而是说光的两种性质并存，故A错误； B．光电效应现象是光照射物体发出光电子的现象，该现象用光的波动性学说无法解释，爱因斯坦提出光子说解释了该现象，则说明光具有粒子性，故B正确； C．牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质。本质上是不同的，C正确； D．波粒二象性是光的根本属性，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，高频光的粒子性显著，低频光的波动性显著，二者不是相互矛盾，只是在不同情况下所表现的性质可能不同，故D错误。 故选BC。 考点二：概率波 例1.一束电子穿过铝箔，在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样，下列说法正确的是（　　） A．该实验表明电子具有粒子性 B．亮纹处电子出现的概率大 C．亮纹为电子运动的轨迹 D．暗纹处说明没有电子到达 【答案】B 【详解】A．衍射是波的特有现象，该实验证明电子具有波动性，而非粒子性，故A错误； B．根据概率波的解释，衍射图样中的亮纹是电子出现概率大的区域，暗纹是电子出现概率小的区域，故B正确； C．电子的运动没有确定的轨迹，亮纹只是电子到达概率高的位置，并非电子的运动轨迹，故C错误； D．暗纹处只是电子出现的概率极小，并非完全没有电子到达，故D错误。 故选B。 例2.下列说法中正确的是(  ) A．爱因斯坦把物理学带进了量子世界 B．光的波粒二象性推翻了麦克斯韦的电磁理论 C．光波与宏观现象中的连续波相同 D．光波是表示大量光子运动规律的一种概率波 【答案】D 【详解】A．普朗克创立了量子理论，把物理学带进了量子世界，故A错误； B．麦克斯韦根据他所创立的电磁理论指出了光的电磁本质，之后赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，光的波粒二象性说明光既具有粒子性也具有波动性，并没有推翻麦克斯韦的电磁理论，故B错误； CD．光波不同于宏观现象中的连续波，它是表示大量光子运动规律的一种概率波，故C错误，D正确。 故选D。 考点三：德布罗意波 例1.下列说法正确的是（   ） A．物质波属于机械波 B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都具有一种波和它对应，这种波叫作物质波 D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性 【答案】C 【详解】A．物质波是描述微观粒子波动性的概率波，与机械波本质不同，故 A 错误； B．一切运动的物体均具有波动性，只不过微观粒子的波动性比较明显，容易观察到，宏观物体的波动性不明显，不容易观察到，故 B 错误； C．任何一个运动着的物体都具有一种波和它对应，这种波叫作物质波，故 C 正确； D．宏观物体因质量较大，所以运动的宏观物体动量较大，其物质波波长极短（），其衍射、干涉现象不易观察到，但其波动性仍存在，故 D 错误。 故选C。 例2.德布罗意波长，其中是运动物体的动量，是普朗克常量，数值为。某学习小组讨论一名质量为的运动员以的速度奔跑，之所以观察不到运动员的波动性是因为波长太短，而实际的障碍物（或小孔）的尺寸远大于运动员的德布罗意波长的缘故。该运动员的德布罗意波长约为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】首先计算运动员的动量 根据德布罗意波长公式 代入数据得。 故选B。 例3.运动的实物粒子也具有波动性，其对应的德布罗意波长为，其中是运动粒子的动量，是普朗克常量。一静止电子经1000V电压加速后，其德布罗意波长约为？已知普朗克常量，电子质量，电子电量（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】电子加速过程由动能定理 结合动量定义 联立得电子动量 根据德布罗意波长公式，代入动量表达式得 代入数值计算解得 故选C。 考点四：不确定性关系 例1.在微观世界，粒子的位置和动量不能同时精准确定，即有。除了动量与位置外还有其他物理量的不确定关系。如某物理量A，也有，其中t代表时间，h为普朗克常量，则物理量A的单位是（　　） A．N B．W C．K D．J 【答案】D 【详解】根据题意， 解得 ΔA的单位是 根据 动能的单位是 ΔA的单位是J。 故选D。 例2.做一维运动的电子，其动量不确定量是 △px ＝ 10-25 kg·m·s-1 ，能将这个电子约束在内的最小容器的大概尺寸是（　　）（ 普朗克常量h ＝ 6.63×10-34 J·s ，约化普朗克常量＝ 1.05 ×10-34 J·s ） A．5.25×10-8m B．5.25×10-9m C．5.25×10-10m D．5.25×10-11m 【答案】C 【详解】由不确定性关系      可知，将这个电子约束在内的最小容器的大概尺寸为 ABD错误，C正确。 故选C。 一、单选题 1．2025年6月，我国在太赫兹通信领域取得重大突破，成功实现了1.2千米距离的高清视频实时无线传输，太赫兹微波的频率远高于现行的第五代移动通信技术5G微波的频率，则相较于5G微波光子（　　） A．太赫兹微波光子的能量更大 B．太赫兹微波光子只具有波动性，不具有粒子性 C．太赫兹微波光子在真空中传播速度更快 D．太赫兹微波光子在真空中传播速度更慢 【答案】A 【详解】A．光子能量公式为，太赫兹微波频率更高，故能量更大，故A正确； B．任何电磁波都具有波粒二象性，故B错误； CD．真空中所有电磁波速度相等，均为，与频率无关，故CD错误。 故选A。 2．下列说法中正确的是（　　） A．概率波就是机械波 B．物质波是一种概率波 C．如果采取办法提高了测量微观粒子的精度，则的精度也同时上升 D．粒子的与测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关 【答案】B 【详解】AB. 机械波是振动在介质中的传播，而概率波是粒子所到达区域的几率大小可以通过波动的规律来确定，其本质不同，A错误，B正确； C. 不确定性关系表明无论采用什么方法试图确定坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，如果采取办法提高了测量微观粒子的精度，则的精度会下降，C错误； D. 无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定性关系所给出的限度，故粒子的与测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关，D错误； 故选B。 3．法国物理学家德布罗意首先提出了物质波理论，1927年，英国物理学家汤姆孙（G.P.Thomson）在德布罗意理论的启发下，利用如图1所示的装置，通过阴极和阳极之间几万伏的高电压，对灯丝发热后发射出来的电子加速，得到这些电子经金属多晶体衍射的图样，如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．电子的衍射现象证明了电子具有波动性 B．在电子衍射图样中，电子只能落到亮环上，不可能落在暗环上 C．如果提高实验装置中的加速电压，电子的波长就会变大 D．只有微观粒子才具有波动性，一粒飞行的子弹不可能具有波动性 【答案】A 【详解】A．衍射现象是波特有的现象，故电子的衍射现象能证明电子具有波动性，故A正确； B．物质波是概率波，衍射图样的亮环是电子落到概率大的位置，暗环是电子落到概率小的位置，并非电子不可能落在暗环上，故B错误； C．设加速电压为，由动能定理，得 可得电子动量 德布罗意波长 提高加速电压后，电子波长会减小，故C错误； D．根据物质波理论，任何物质都具有波动性，一粒飞行的子弹也具有波动性，故D错误。 故选A。 4．2025年诺贝尔物理学奖颁给研究发现“宏观量子隧穿效应”的三位科学家。下列关于量子理论的说法，正确的是（    ） A．光子的能量跟光的波长成正比 B．在光电效应中只要光足够强，电子就可以从金属表面逸出 C．经电场加速的电子束射到晶体上，能观察到衍射图样，证实了电子具有粒子性 D．任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波 【答案】D 【详解】A．光子能量满足公式，可知光子能量与光的波长成反比，故A错误； B．光电效应的产生条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与光强无关；若入射光频率低于极限频率，无论光强多大都不会有电子逸出，故B错误； C．衍射是波特有的性质，电子束的衍射图样证实了电子具有波动性，而非粒子性，故C错误； D．根据德布罗意物质波理论，任何运动的物体，无论宏观天体还是微观粒子，都对应一种物质波，故D正确。 故选D。 5．下列说法正确的是 A．就物质波来说，速度相等的电子和质子，电子的波长长 B．原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射锌板时，锌板带负电 C．红光光子比紫光光子的能量大 D．光电效应和康普顿效应均揭示了光具有波动性 【答案】A 【详解】A：物质波波长，速度相等的电子和质子，电子质量较小，则电子的波长长．故A项正确． B：原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射锌板时，电子从锌板逸出，锌板带正电．故B项错误． C：红光的频率小于紫光频率，光子能量，则红光光子比紫光光子的能量小．故C项错误． D：光电效应和康普顿效应均揭示了光具有粒子性．故D项错误． 6．2026年除夕之夜的央视春晚，合肥分会场潘建伟院士向全球观众讲述量子科技的中国突破，并发出“量子的未来，就在我们手中”的铿锵誓言。潘建伟院士团队的反冲光子干涉实验证明了波粒二象性在量子界是跷跷板，一端翘起，另一端必然下沉，波动性和粒子性不会同时显现。下列能反映光的波动性的是（　　） A．光的衍射现象 B．黑体辐射现象 C．光电效应 D．康普顿效应 【答案】A 【详解】A．衍射是波特有的固有性质，光的衍射现象可以直接反映光的波动性，故A正确； B．黑体辐射的实验规律无法用经典波动理论解释，普朗克通过能量子假说才完成解释，体现的是辐射能量的量子化，不能反映光的波动性，故B错误； C．光电效应需用光子说解释，证明光具有一份一份的能量，反映的是光的粒子性，故C错误； D．康普顿效应证明光子除了能量外还具有动量，光子和实物粒子一样满足动量、能量守恒，反映的是光的粒子性，故D错误。 故选A。 7．光既具有波动性，又具有粒子性。下列四幅图是红光的干涉图样和红光的衍射图样，下列有关说法正确的是（　　） A．甲图和丁图是干涉图样，乙图和丙图是衍射图样 B．甲图和乙图表明光子具有粒子性，丙图和丁图表明光子具有波动性 C．若改用蓝光做实验，丁图中的条纹间距将变大 D．四幅图中的亮纹处，光子出现的概率大 【答案】D 【知识点】更换光的颜色判断条纹间距的变化、单缝衍射和小孔衍射图样、光的波粒二象性 【详解】A．甲、乙、丙图都是衍射图样，只有丁是干涉图样，故A错误； B．干涉和衍射都是光波动性的体现，所有四幅图都证明光子具有波动性，故B错误； C．丁是双缝干涉，条纹间距满足，蓝光波长比红光更短，因此条纹间距会变小，故C错误； D．光波是概率波，亮纹处是光子到达概率大的位置，暗纹处光子到达概率小，故D正确。 故选D。 8．我国建造的世界上亮度最高的第四代同步辐射光源“未来之光”，和第三代同步辐射光源相比，电子被加速后的能量更高，辐射的X射线穿透能力更强，则（　　） A．电子的物质波波长更长、辐射的X射线波长更长 B．电子的物质波波长更长、辐射的X射线波长更短 C．电子的物质波波长更短、辐射的X射线波长更长 D．电子的物质波波长更短、辐射的X射线波长更短 【答案】D 【详解】电子的物质波波长为 电子被加速后能量更高，即更大，因此电子的物质波波长更短。光子能量 题意知X射线穿透能力更强，说明光子能量E更高，对应的波长更短。 故选D。 9．一个静止的电子，在经过电压加速后，其德布罗意波长为。若要让另一同样的静止电子的德布罗意波长为，则加速电压值为（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】电子在加速电场中，由动能定理得 解得动量 结合德布罗意波长公式 联立得 可知德布罗意波长与加速电压的平方根成反比，即 将已知条件， 解得 故选A。 10．下列说法中不正确的是（　　） A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．德布罗意最先提出了物质波，认为实物粒子也具有波动性 C．康普顿效应表明光具有波动性，即光子不仅具有能量还具有动量 D．光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波 【答案】C 【详解】A．光电效应现象说明了光是一份一份的，因此揭示了光的粒子性，A正确； B．德布罗意最先提出了物质波，他认为既然波具有粒子性，粒子也应该具有波的性质，而且给出波长与动量的关系为 B正确； C．康普顿效应表明光具有粒子性，即光子不仅具有能量还具有动量，C错误； D．光波不同于宏观概念中那种连续的波，大量光子表现出波动性，少量光子表现粒子性，因此它是一种概率波，D正确。 故不正确的选C。 11．关于不确定性关系有以下几种理解，其中错误的是（　　） A．微观粒子的动量有可以确定 B．微观粒子的坐标不可能确定 C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定 D．h是普朗克常量 【答案】B 【详解】位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式 其中h是普朗克常量，不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，故AB符合题意，CD不符合题意。 故选AB。 14 学科网（北京）股份有限公司 $