第3节 粒子的波动性
1．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．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点
C．光不具有波动性
D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，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
D 解析 19世纪初，人们成功地在实验室中观察到了光的干涉、衍射现象，这些属于波的特征，微粒说无法解释这些现象；但19世纪末又发现了光电效应，这种现象波动说不能解释，证实光具有粒子性，因此，光既具有波动性，又具有粒子性，但光不同于宏观的机械波和粒子，波动性与粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一客体的不同侧面、不同属性，我们无法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，选项D正确．
2．(多选)为了观察晶体的原子排列，采用了以下两种方法：(1)用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象，因此，电子显微镜的分辨率高)；(2)利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样，进而分析出晶体的原子排列．以下正确的是( )
A．电子显微镜所利用的是，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多
B．电子显微镜中电子束运动的速度应很小
C．要获得晶体的X射线衍射图样，X射线波长要远小于原子的尺寸
D．中子的物质波的波长可以与原子尺寸相当
AD 解析 当障碍物尺寸比工作波段的波长更短时将产生明显衍射现象，故电子显微镜中电子物质波的波长比原子尺寸更小，选项A正确，C错误；电子束运动速度很大，否则对应的波长很长，易发生明显衍射现象，选项B错误；中子的物质波波长若与原子尺寸相当，产生明显衍射现象，可用于研究晶体的原子排列，选项D正确．
3．(多选)下列说法正确的是( )
A．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
C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
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
CD 解析 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子，选项A错误；虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子，选项B错误；波长长，容易发生干涉、衍射，波动性强，反之，波长短，光子能量大，粒子性强，选项C正确；干涉、衍射是波特有的现象，光电效应说明光具有粒子性，选项D正确．
4．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波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量m＝1.67×10－27 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，可以估算德布罗意波波长λ＝1.82×10－10 m的热中子动能的数量级为( )
A．10－17 J B．10－19 J
C．10－21 J D．10－24 J
C 解析 由λ＝知热中子动量p＝，又因为p2＝2mEk，所以热中子动能Ek＝＝≈4×10－21 J，选项C正确．
5．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，都有一种波和它对应，这种波叫物质波
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
C 解析 物质波是一切运动着的物质所具有的波，与机械波性质不同，选项A错误；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，选项B、D错误；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，都有一种波和它对应，这种波叫物质波，选项C正确．
6．我们经常可以看到，凡路边施工处总挂着红色的电灯，这除了红色光容易引起人的视觉注意以外，还有一个重要的原因，这一原因是红色光( )
A．比其他可见光更容易发生衍射
B．比其他可见光的光子能量大
C．比其他可见光更容易发生干涉
D．比其他可见光更容易发生光电效应
A 解析 红光的波长最长，最容易因衍射而穿过大气到达远处，红光的频率最小，故其光子能量是可见光光子能量中最小的，比其他可见光更不容易发生光电效应；虽然红光比其他可见光更容易发生干涉，但这不是使施工更安全的原因，选项A正确．
7．(多选)下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是( )
A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性
B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分
C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象
D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性
