如何判斷某物理量具有波動性

A. 哪些現象證明光的波動性哪些現象證明光有粒子性

說明光的粒子性的現象：光電效應， 氫光譜的原子特徵光譜不連續，光的直線傳播，光的反射可以用粒子性解釋。光電效應，氫光譜原子特徵譜線不連續，證明光具有粒子性，同時，光的直線傳播，反射也可用粒子說得到解釋。

說明光的波動性：疊加，干涉，衍射，偏振，光的電磁波屬性，光的色散，反射，折射，衍射，干涉，偏振，疊加等證明光的波動性。

(1)如何判斷某物理量具有波動性擴展閱讀：

愛因斯坦支持光的粒子性，在於光電效應無法用傳統物理學的波動理論來解釋。相反，如果將光視作能量量子化分布的「粒子」而非能量連續分布的「波」，可以解釋一系列光電效應的現象。（愛因斯坦獲得諾貝爾獎是因為他在光電效應上的工作，並非因為相對論。）光的單縫衍射實驗是支持光的波動性的實驗。

在該實驗中，一束光通過一道細縫（縫的寬度和光的波長相似）後，在屏上會顯示出一系列衍射條紋。而如果將光束能量降低到平均只能有一個光子同時通過細縫，長時間曝光後發現光子在屏上的分布仍然符合衍射條紋。這說明光的波動性並非僅僅是大量光子相互影響而產生的現象，而是單個光子本身固有的性質。

波粒二象性是量子力學當中的概念，雖然可以用宏觀的「粒子」與「波動」來近似描述，但是本質上並不能用宏觀觀念來替代。綜上，單個光子本身既具有類似宏觀粒子的「粒子性」，同時具有類似宏觀波動的「波動性」，這個性質本身被稱為「波粒二象性」，是光子的固有性質，並非宏觀粒子性質與波動性質的合成。

事實上，微觀粒子都具有波粒二象性這種量子性質。換句話說，「光具有波粒二象性」這句話是不等同於「光既是粒子，又是波」這句話的，只能理解為「光會同時表現出類似宏觀粒子與宏觀波動的性質。」

B. 描述波動的物理量有哪些

『波動』原是一大類物理現象的專有名詞，如水波、彈性介質波、電磁波、引力波、以及具有波粒二象性的物質波、等等都是物理學上的波動。『波動』又是一些社會現象和心理或生理現象的借用名詞，如『物價波動』、『股市波動』、『情緒波動』、『血壓波動』等等。首先指出，本文所討論的只是物理學上的波動。

在維基網路全書中，對物理學上與物質及能量相聯系的波動大致是這樣定義的：「波或波動是物理量擾動隨著時間的進展在空間中傳播(也可說成是在時空中的傳播)的一種物理現象」。這個定義是目前物理學的主流看法，多數物理學者贊同這個定義或類似的定義。本文也贊同並且只討論這樣的定義。在網上對物理學上的波動，有人提出過另外的定義，本博只採用物理學的主流看法，不打算對另外的波動定義進行討論。在維基網路全書中把信息的傳播也看成是一種波動，但信息是否是一種表徵場的物理量？尚待深入研究，為慎重起見故本文不把信息的傳播視為物理學上的一種波動。

下面我們以引力波為例，基於廣義相對論來說明上述波動的定義。按照廣義相對論的引力場方程，當時空中物質的能動張量發生變動時，時空中的度規張量，因之聯絡系數、曲率張量（這些都是描述引力場幾何特性的物理場量）也隨之發生變動而出現擾動。度規張量的擾動、聯絡系數的擾動、曲率張量的擾動都是物理量擾動，它們在時空中的傳播總稱為引力波。也可分別把度規張量的擾動、聯絡系數的擾動、曲率張量的擾動的傳播各別稱為度規波、聯絡波、曲率波；並且常把曲率波形象地說成是『時空漣漪』。

必須強調指出，所謂「物理量擾動隨著時間的進展在空間中傳播」實質上是相位的傳播，即處於上一位置在前一時刻的相位於後一時刻傳播到下一位置（例如於上一位置在前一時刻的波峰於後一時刻傳播到下一位置，兩者相位相同）。對相位概念不熟悉的讀者可復習大學普通物理

C. 電子是不是具有波動性

1926年夏天，美國物理學家戴維孫到英國訪問，巧遇德國的玻恩教授。這個量子力學的祖師爺把德布羅意的一個有趣想法告訴了戴維孫：既然傳統上認為具有典型波動性的光，在某些場合下能顯示粒子性，那麼，傳統上是具有典型粒子性的電子，在某種場合下能不能顯示出波動性來呢？這是迄今尚無法驗證的一個「懸案」。

言者無意，聽者有心。聽得出神的戴維孫忽然想起了一件事：1925年4月的一天，他和同事革末像往常一樣在著名的貝爾電話實驗室里做實驗，用一束電子去轟擊放在高真空的玻璃容器里的一塊鎳片，期望能撞出一些新的電子來。那天做實驗時由於意外事故空氣進入容器，使裡面的鎳片氧化。由於這項實驗需要很純的鎳片，所以他們不得不把氧化後的鎳片取出來，一面加熱，一面把上面的氧化層洗刷掉。當他們用洗清的鎳片繼續做實驗時，卻得到一張奇怪的照片：一圈一圈的同心圓，明暗相間地排列著，很像光經過小孔衍射後的照片。

當初，他們面對這張衍射照片百思不得其解。現在，玻恩教授介紹的德布羅意關於電子可能具有波動性的觀點，使戴維孫恍然大悟。原來他和革末拍到的這張奇怪的照片，竟然是發現電子具有波動性的重要證據。

D. 如何判斷表現出粒子性還是波動性

光的波粒二象性是指光既具有波動特性，又具有粒子特性。科學家發現光既能像波一樣向前傳播，有時又表現出粒子的特徵。因此我們稱光為「波粒二象性」。
光一直被認為是最小的物質，雖然它是個最特殊的物質，但可以說探索光的本性也就等於探索物質的本性。歷史上，整個物理學正是圍繞著物質究竟是波還是粒子而展開的。
光學的任務是研究光的本性，光的輻射、傳播和接收的規律；光和其他物質的相互作用（如物質對光的吸收、散射、光的機械作用和光的熱、電、化學、生理效應等）以及光學在科學技術等方面的應用。
科學家們藉助試驗捕獲了光的粒子與波同時存在的場景。主要利用了楊氏雙縫實驗。把一支蠟燭放在一張開了一個小孔的紙前面，這樣就形成了一個點光源（從一個點發出的光源）。現在在紙後面再放一張紙，不同的是第二張紙上開了兩道平行的狹縫。從小孔中射出的光穿過兩道狹縫投到屏幕上，就會形成一系列明、暗交替的條紋，這就是現在眾人皆知的雙縫干涉條紋。

E. 一個光子具有波動性嗎

有的。光子具有明顯的波粒二象性。就算是單個只要震動與傳播還在進行就會表現出波動性

F. 如何判斷波動性強弱

波長越長，光的波動性越長。頻率越高，光的粒子性越強。 ⑴個別光子的作用效果往往表現為粒子性;大量光子的作用效果往往表現為波動性.
⑵ν高的光子容易表現出粒子性;ν低的光子容易表現出波動性.
⑶光在傳播過程中往往表現出波動性;在與物質發生作用時往往表現為粒子性.
⑷由光子的能量E=hν,光子的動量表示式也可以看出,光的波動性和粒子性並不矛盾:表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特徵的物理量——頻率ν和波長λ.

G. 波動的振幅可以用什麼來描述

波動的振幅可以用分貝來描述。

波動是一種常見的物理現象，我們將某一物理量的擾動或振動在空間逐點傳遞時形成的運動形式稱為波動。

各種形式的波的共同特徵是具有周期性，受擾動物理量變化時具有時間周期性，即同一點的物理量在經過一個周期後完全恢復為原來的值；在空間傳遞時又具有空間周期性，即沿波的傳播方向經過某一空間距離後會出現同一振動狀態（例如質點的位移和速度）。

振幅的意義：

在機械振動中，振幅是物體振動時離開平衡位置最大位移的絕對值，振幅在數值上等於最大位移的大小。振幅是標量，單位用米或厘米表示。振幅描述了物體振動幅度的大小和振動的強弱。

在交流電路中，電流振幅或電壓振幅是指電流或電壓變化的最大值，也叫電壓或電流的峰值。

在聲振動中，振幅是聲壓與靜止壓強之差的最大值。聲波的振幅以分貝為單位。聲波振幅的大小能夠決定音強。

簡諧振動的振幅是不變的，它是由諧振動的初始條件（初位移和初速度）決定的常數。諧振動的能量與振幅平方成正比。因此，振幅的平方可作為諧振動強度的標志。強迫振動的穩定階段振幅也是一個常數，阻尼振動的振幅是逐漸減小的。

H. 雙縫干涉實驗是什麼真的能證明光具有波動性特徵嗎

在量子力學中，雙縫實驗是顯示光子和電子等微觀物體的波動性和粒子性的實驗。是可以證明光具有波動性的。

雙縫實驗是“雙路徑實驗”。 在這種更廣義的實驗中，微觀物體可以同時穿過兩條路徑，或者可以穿過任意路徑從初始點到達最終點。 這兩個路徑之間的距離差使描述微觀物體的物理行為的量化狀態相移，從而產生干擾現象。 另一個常見的雙遍實驗是馬赫-曾德爾干擾校正實驗。 雙縫實驗還被列入世界十大古典物理實驗，但也有人認為雙縫實驗非常可怕。 雙縫實驗為什麼可怕？

實驗本身沒有問題，證明了光具有波粒二象性，但科學家們想觀察會怎樣，他們在微觀水平上進行觀察，設置高速攝像機，觀察光子是如何通過縫隙形成波干涉的，此時出現了不可思議的現象，光子波正是這樣，引出了超可怕可疑的電子雙縫干涉實驗和石破天驚訝的“延遲選擇實驗”，給全人類帶來了前所未有的思想沖擊。

I. 光的折射如何用 其波動性解釋啊

定義：光從一種透明均勻物質斜射到另一種透明物質中時，傳播方向發生改變的現象叫做光的折射。

折射規律：傳播速度越快，角越大。
入射光線、法線、折射光線在同一平面內，折射光線和入射光線分別位於法線兩側，當光線垂直入射時，折射光線、法線和入射光線在同一直線上。
入射角增大，折射角也增大。入射角大於折射角。
光垂直入射時，傳播方向不變，但光速改變。
在光的折射中，光路是可逆的。
不同介質對光的折射能力是不同的。
光在同一種物質(或均勻介質)中沿著直線傳播.光在不同介質中傳播的速度不同,在真空中傳播速度最大,約為3×10⒏米/秒

光從一種透明均勻物質斜射到另一種透明物質中時，折射的程度與後者的折射率有關。

一,光的波動性
1.光的干涉:兩列光波在空中相遇時發生疊加,在某些區域總加強,某些區域減弱,相間的條紋或者彩色條紋的現象.
光的干涉的條件:是有兩個振動情況總是相同的波源,即相干波源.(相干波源的頻率必須相同).
形成相干波源的方法有兩種:
①利用激光(因為激光發出的是單色性極好的光).
②設法將同一束光分為兩束(這樣兩束光都來源於同一個光源,因此頻率必然相等).
(3) 楊氏雙縫實驗:

亮紋:屏上某點到雙縫的光程差等於波長的整數倍,即δ= nλ(n=0,1,2,……)
暗紋:屏上某點到雙縫的光程差等於半波長的奇數倍,即δ=(n=0,1,2,……)
相鄰亮紋(暗紋)間的距離.用此公式可以測定單色光的波長.用白光作雙縫干涉實驗時,由於白光內各種色光的波長不同,干涉條紋間距不同,所以屏的中央是白色亮紋,兩邊出現彩色條紋.
(4) 薄膜干涉:
應用:
使被檢測平面和標准樣板間形成空氣薄層,用單色光照射,入射光在空氣薄層上下表面反射出兩列光波,在空間疊加.干涉條紋均勻:表面光滑;不均勻:被檢測平面不光滑.
增透膜:鏡片表面塗上的透明薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的,在薄膜的兩個表面上反射的光,其光程差恰好等於半個波長,相互抵消,達到減少反射光增大透射光強度的作用.
其他現象:陽光下肥皂泡所呈現的顏色.
例1. 用綠光做雙縫干涉實驗,在光屏上呈現出綠,暗相間的條紋,相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx.下列說法中正確的有
A.如果增大單縫到雙縫間的距離,Δx 將增大
B.如果增大雙縫之間的距離,Δx 將增大
C.如果增大雙縫到光屏之間的距離,Δx將增大
D.如果減小雙縫的每條縫的寬度,而不改變雙縫間的距離,Δx將增大
解:公式中l表示雙縫到屏的距離,d表示雙縫之間的距離.因此Δx與單縫到雙縫間的距離無關,於縫本身的寬度也無關.本題選C.
例2. 登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射,尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射,否則將會嚴重地損壞視力.有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛的傷害的眼鏡.他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5,所要消除的紫外線的頻率為8.1×1014Hz,那麼它設計的這種"增反膜"的厚度至少是多少
解:為了減少進入眼睛的紫外線,應該使入射光分別從該膜的前後兩個表面反射形成的光疊加後加強,因此光程差應該是波長的整數倍,因此膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的1/2.紫外線在真空中的波長是λ=c/ν=3.7×10-7m,在膜中的波長是λ/=λ/n=2.47×10 -7m,因此膜的厚度至少是1.2×10-7m.
2.光的衍射:
注意關於衍射的表述一定要准確.(區分能否發生衍射和能否發生明顯衍射)
⑴各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射.
⑵發生明顯衍射的條件是:障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長相比,甚至比波長還小.
(3)衍射現象:明暗相間的條紋或彩色條紋.
(與干涉條紋相比,中央亮條紋寬兩邊窄,是不均勻的.若為白光,存在一條白色中央亮條紋)
例3. 平行光通過小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較,下列說法中正確的有
A.在衍射圖樣的中心都是亮斑
B.泊松亮斑中心亮點周圍的暗環較寬
C.小孔衍射的衍射圖樣的中心是暗斑,泊松亮斑圖樣的中心是亮斑
D.小孔衍射的衍射圖樣中亮,暗條紋間的間距是均勻的,泊松亮斑圖樣中亮,暗條紋間的間距是不均勻的
解:從課本上的圖片可以看出:A,B選項是正確的,C,D選項是錯誤的.
3.光譜:
光譜分析可用原子光譜,也可用吸收光譜.太陽光譜是吸收光譜,由太陽光譜的暗線可查知太陽大氣的組成元素.
4.光的電磁說:
⑴麥克斯韋根據電磁波與光在真空中的傳播速度相同,提出光在本質上是一種電磁波——這就是光的電磁說,赫茲用實驗證明了光的電磁說的正確性.
⑵電磁波譜.波長從大到小排列順序為:無線電波,紅外線,可見光,紫外線,X射線,γ射線.各種電磁波中,除可見光以外,相鄰兩個波段間都有重疊.
各種電磁波的產生機理分別是:無線電波是振盪電路中自由電子的周期性運動產生的;紅外線,可見光,紫外線是原子的外層電子受到激發後產生的;倫琴射線是原子的內層電子受到激發後產生的;γ射線是原子核受到激發後產生的.
⑶紅外線,紫外線,X射線的主要性質及其應用舉例.
種 類
產 生
主要性質
應用舉例
紅外線
一切物體都能發出
熱效應
遙感,遙控,加熱
紫外線
一切高溫物體能發出
化學效應
熒光,殺菌
X射線
陰極射線射到固體表面
穿透能力強
人體透視,金屬探傷
例4 為了轉播火箭發射現場的實況,在發射場建立了發射台,用於發射廣播電台和電視台兩種信號.其中廣播電台用的電磁波波長為550m,電視台用的電磁波波長為 0.566m.為了不讓發射場附近的小山擋住信號,需要在小山頂上建了一個轉發站,用來轉發_____信號,這是因為該信號的波長太______,不易發生明顯衍射.
解:電磁波的波長越長越容易發生明顯衍射,波長越短衍射越不明顯,表現出直線傳播性.這時就需要在山頂建轉發站.因此本題的轉發站一定是轉發電視信號的,因為其波長太短.
例5. 右圖是倫琴射線管的結構示意圖.電源E給燈絲K加熱,從而發射出熱電子,熱電子在K,A間的強電場作用下高速向對陰極A飛去.電子流打到A極表面,激發出高頻電磁波,這就是X射線.下列說法中正確的有
A.P,Q間應接高壓直流電,且Q接正極
B.P,Q間應接高壓交流電
C.K,A間是高速電子流即陰極射線,從A發出的是X射線即一種高頻電磁波
D.從A發出的X射線的頻率和P,Q間的交流電的頻率相同
解:K,A間的電場方向應該始終是向左的,所以P,Q間應接高壓直流電,且Q接正極.從A發出的是X射線,其頻率由光子能量大小決定.若P,Q間電壓為U,則X射線的頻率最高可達Ue/h.本題選AC.
二,光的粒子性
1.光電效應
⑴在光的照射下物體發射電子的現象叫光電效應.(右圖裝置中,用弧光燈照射鋅版,有電子從鋅版表面飛出,使原來不帶電的驗電器帶正電.)
(2)愛因斯坦的光子說.光是不連續的,是一份一份的,每一份叫做一個光子,光子的能量E跟光的頻率ν成正比:E=hν
(3)光電效應的規律:
各種金屬都存在極限頻率ν0,只有ν≥ν0才能發生光電效應;
瞬時性(光電子的產生不超過10-9s).
③光子的最大初動能與入射光的強度無關,只隨著入射光的的頻率的增大而增大;
④當入射光的頻率大於極限頻率時,光電流的強度與入射光的強度成正比.
⑷愛因斯坦光電效應方程:Ek= hν - W(Ek是光電子的最大初動能;W是逸出功,即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功.)
例6. 對愛因斯坦光電效應方程EK= hν-W,下面的理解正確的有
A.只要是用同種頻率的光照射同一種金屬,那麼從金屬中逸出的所有光電子都會具有同樣的初動能EK
B.式中的W表示每個光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功
C.逸出功W和極限頻率ν0之間應滿足關系式W= hν0
D.光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比
解: 愛因斯坦光電效應方程EK= hν-W中的W表示從金屬表面直接中逸出的光電子克服金屬中正電荷引力做的功,因此是所有逸出的光電子中克服引力做功的最小值.對應的光電子的初動能是所有光電子中最大的.其它光電子的初動能都小於這個值.若入射光的頻率恰好是極限頻率,即剛好能有光電子逸出,可理解為逸出的光電子的最大初動能是0,因此有W= hν0.由EK= hν-W可知EK和ν之間是一次函數關系,但不是成正比關系.本題應選C.
三,光的波粒二象性
1.光的波粒二象性
干涉,衍射和偏振以無可辯駁的事實表明光是一種波;光電效應和康普頓效應又用無可辯駁的事實表明光是一種粒子;因此現代物理學認為:光具有波粒二象性.
2.正確理解波粒二象性
波粒二象性中所說的波是一種概率波,對大量光子才有意義.波粒二象性中所說的粒子,是指其不連續性,是一份能量.
⑴個別光子的作用效果往往表現為粒子性;大量光子的作用效果往往表現為波動性.
⑵ν高的光子容易表現出粒子性;ν低的光子容易表現出波動性.
⑶光在傳播過程中往往表現出波動性;在與物質發生作用時往往表現為粒子性.
⑷由光子的能量E=hν,光子的動量表示式也可以看出,光的波動性和粒子性並不矛盾:表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特徵的物理量——頻率ν和波長λ.