量子物理基础：普朗克、海森堡、粒子与原子
踏入量子世界：普朗克常数、海森堡不确定性原理、波粒二象性、原子。11道经过核实的题目，附有清晰解析。
11 道题~6 分钟zh
Q1 / 11
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谁在1900年提出了能量量子化的概念？
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Q1. 谁在1900年提出了能量量子化的概念？
- 阿尔伯特·爱因斯坦
- 马克斯·普朗克
- 尼尔斯·玻尔
- 维尔纳·海森堡
马克斯·普朗克提出黑体辐射以不连续的能量包（E = h·ν，h ≈ 6.626 × 10⁻³⁴ J·s）的形式发射。他因此荣获1918年诺贝尔物理学奖，被誉为量子理论之父。Q2. 海森堡不确定性原理说的是什么？
- 一切都是随机的
- 粒子的位置和动量不能同时被精确测量
- 光总是以波的形式存在
- 电子从不运动
该原理由海森堡于1927年提出，表述为Δx·Δp ≥ ħ/2。这是一个基本限制，而非测量误差——对粒子位置的测量越精确，其动量就越不确定。Q3. 爱因斯坦在1905年解释了什么，并因此荣获1921年诺贝尔物理学奖？
- 狭义相对论
- 光电效应
- 布朗运动
- 广义相对论
爱因斯坦证明了光的行为像量子（光子），能量为E = h·ν，从而解释了为什么只有特定频率的光才能从金属中打出电子。这为波粒二象性提供了决定性的证据。Q4. J.J.汤姆逊在1897年发现了哪种粒子？
- 质子
- 中子
- 电子
- 光子
汤姆逊通过阴极射线实验发现了电子，这是第一种已知的亚原子粒子。他因此荣获1906年诺贝尔物理学奖。其电荷后来由密立根测量，约为−1.602 × 10⁻¹⁹ 库仑。Q5. 在玻尔1913年的氢原子模型中，电子……
- 可以在任意轨道上运动
- 只能处于特定的允许能级上
- 在原子核中自由漂浮
- 不存在
尼尔斯·玻尔提出了量子化的轨道，角动量为ħ的整数倍。轨道间的跃迁以特定频率辐射或吸收光子，从而解释了氢的谱线。Q6. 著名的双缝实验证明了什么？
- 光没有速度
- 电子等粒子的行为如同波
- 质量不能被创造
- 原子是不可分割的
当电子被一个一个地射向两条缝时，仍然会积累出干涉图案——这是清晰的波动行为。一旦观测电子通过了哪条缝，干涉图案就消失了，这正是量子奇异性的核心。Q7. 谁在1926年建立了量子力学的波动方程？
- 保罗·狄拉克
- 埃尔温·薛定谔
- 沃尔夫冈·泡利
- 路易·德布罗意
薛定谔方程iħ ∂ψ/∂t = Ĥψ描述了量子态随时间的演化。他与保罗·狄拉克共同荣获1933年诺贝尔物理学奖，狄拉克将该方程推广至相对论性电子。Q8. 泡利不相容原理是什么？
- 两个光子永远不会碰撞
- 原子中不存在两个电子处于相同量子态
- 能量不能被创造
- 光沿直线传播
泡利于1925年提出，费米子（电子、质子、中子）不能占据相同的量子态。这就是为什么原子具有壳层结构，以及物质是固体而非坍缩成一点。Q9. 光子是什么？
- 一个重原子核
- 电磁辐射的量子
- 一种电子
- 一个中性原子
光子是携带光的无质量粒子。其能量仅取决于频率：E = h·ν。可见光光子的能量约在1.8至3.1电子伏特之间。Q10. 路易·德布罗意在1924年提出了什么假设？
- 只有光是波
- 物质也具有波动性
- 原子没有原子核
- 时间在引力场中减缓
德布罗意假设任何具有动量p的粒子都有一个波长λ = h/p。这一假设由戴维孙和革末在1927年的电子衍射实验中得到验证，并为他赢得了1929年诺贝尔物理学奖。Q11. 量子纠缠意味着……
- 粒子相互排斥
- 两个粒子可以共享一个量子态，测量其中一个会立即影响另一个
- 粒子可以超光速运动
- 能量在真空中消失
纠缠粒子无论相距多远，其属性都相互关联。爱因斯坦称之为"幽灵般的超距作用"。阿兰·阿斯佩克特的实验证实了这一现象，他因此荣获2022年诺贝尔物理学奖。