当前位置：文档库 › 2011量子力学期末考试题目

2011量子力学期末考试题目

第一章

⒈玻尔的量子化条件，索末菲的量子化条件。

⒉黑体：能吸收射到其上的全部辐射的物体，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体。

⒎普朗克量子假说：

表述1：对于一定频率ν的辐射，物体只能以hν为能量单位吸收或发射电磁辐射。

表述2：物体吸收或发射电磁辐射时，只能以量子的方式进行，每个量子的能量为：ε=h ν。

表述3：物体吸收或发射电磁辐射时，只能以能量ε的整数倍来实现，即ε，2ε，3ε，…。

⒏光电效应：光照射到金属上，有电子从金属上逸出的现象。这种电子称之为光电子。

⒐光电效应有两个突出的特点：

①存在临界频率ν0：只有当光的频率大于一定值v0 时，才有光电子发射出来。若光频率小于该值时，则不论光强度多大，照射时间多长，都没有光电子产生。

②光电子的能量只与光的频率有关，与光的强度无关。光的强度只决定光电子数目的多少。⒑爱因斯坦光量子假说：

光(电磁辐射)不仅在发射和吸收时以能量E= hν的微粒形式出现，而且以这种形式在空间以光速 C 传播，这种粒子叫做光量子，或光子。爱因斯坦方程

⒒光电效应机理：

当光射到金属表面上时，能量为E= hν的光子立刻被电子所吸收，电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面后的动能。

⒓解释光电效应的两个典型特点：

①存在临界频率v0：由上式明显看出，当hν- W0≤0时，即ν≤ν0 = W0 / h时，电子不能脱出金属表面，从而没有光电子产生。

②光电子动能只决定于光子的频率：上式表明光电子的能量只与光的频率ν有关，而与光的强度无关。

⒔康普顿效应：高频率的X射线被轻元素如白蜡、石墨中的电子散射后出现的效应。

⒕康普顿效应的实验规律：

①散射光中，除了原来X光的波长λ外，增加了一个新的波长为λ'的X光，且λ' >λ；

②波长增量Δλ=λ-λ随散射角增大而增大。

⒖量子现象凡是普朗克常数h在其中起重要作用的现象

⒗光具有微粒和波动的双重性质，这种性质称为光的波粒二象性

⒘与运动粒子相联系的波称为德布罗意波或物质波。

????

?????======n

k h k

n h P h E

ππ

ν2 ,2

⒚光谱线：光经过一系列光学透镜及棱镜后，会在底片上留下若干条线，每个线条就是一条光谱线。所有光谱线的总和称为光谱。

⒛线状光谱：原子光谱是由一条条断续的光谱线构成的。

21.标识线状光谱：对于确定的原子，在各种激发条件下得到的光谱总是完全一样的，也就是说，可以表征原子特征的线状光谱。 22.戴维逊-革末实验证明了什么？

第二章

⒈量子力学中，原子的轨道半径的含义。

⒉波函数的物理意义：某时刻t 在空间某一点(x,y ,z)波函数模的平方与该时刻t 该地点(x,y ,z)附近单位体积内发现粒子的几率密度(通常称为几率)dw(x,y ,z,t)成正比。按照这种解释，描写粒子的波是几率波。

⒊波函数的特性：波函数乘上一个常数后，并不改变在空间各点找到粒子的几率，即不改变波函数所描写的状态。 ⒋波函数的归一化条件

)

7-1.2( 1),,,( 2

?=ψ∞

τd t z y x

⒌态叠加原理：若体系具有一系列不同的可能状态Ψ1，Ψ2，…Ψn ，则这些可能状态的任意线性组合，也一定是该体系的一个可能的状态。也可以说，当体系处于态Ψ时，体系部分地处于态Ψ1，Ψ2，…Ψn 中。

⒍波函数的标准条件：单值性，有限性和连续性，波函数归一化。

⒎定态：微观体系处于具有确定的能量值的状态称为定态。定态波函数：描述定态的波函数称为定态波函数。。

⒐定态的性质：⑴由定态波函数给出的几率密度不随时间改变。⑵粒子几率流密度不随时间改变。⑶任何不显含时间变量的力学量的平均值不随时间改变。

⒑本征方程、本征值和本征波函数：在量子力学中，若一个算符作用在一个波函数上，等于一个常数乘以该波函数，则称此方程为该算符的本征方程。常数f n 为该算符的第n 个本征值。波函数ψn 为f n 相应的本征波函数。

⒒束缚态：在无穷远处为零的波函数所描述的状态。基态：体系能量最低的态。

⒓宇称：在一维问题中，凡波函数ψ(x)为x 的偶函数的态称为偶(正)宇称态；凡波函数ψ(x)为x 的奇函数的态称为奇(负)宇称态。

⒔在一维空间内运动的粒子的势能为(μω2x 2

)/2， ω是常数，这种粒子构成的体系称为线性谐振子。

线性谐振子的能级为：???=+=,,,, ),(32102

1n n E n ω ⒕透射系数：透射波几率流密度与入射波几率流密度之比。反射系数：反射波几率流密度与入射波几率流密度之比。

⒖隧道效应：粒子在能量E 小于势垒高度时仍能贯穿势垒的现象。 ⒗求证：在薛定谔方程中

),( )(),(t r r V t r t i ψμψ??

???+?-=??222 只有当势能V(r)为实函数时，连续性方程0

=??+??J t

t r w )

,( 才能成立。

⒘设一个质量为μ的粒子束缚在势场中作一维运动，其能量本征值和本征波函数分别为E n ,ψn ，n=1，2，3，4、…。求证：

)( )(

n m dx x x n m ≠=?+∞

∞

-，

0ψψ ⒙对一维运动的粒子，设Ψ1(x)和Ψ2(x)均为定态薛定谔方程的具有相同能量E 的解，求证：

常数='-')( )()( )(x x x x 1221ψψψψ

⒚一粒子在一维势场

???

>∞≤≤--<∞=2 ,2

2 0 2 ,)(a

x a

x a a x x U ，

中运动，求粒子的能级和对应的波函数。

⒛体系处于ψ(x,t)态，几率密度ρ(x,t)=？几率流密度j(x,t)=？ x

t ??-=??ρ

证明：

21．设粒子波函数为ψ(r,t),写出粒子几率守恒的微分表达式。 22．量子力学的波函数与经典的波场有何本质性的区别？

答: 量子力学的波函数是一种概率波，没有直接可测的物理意义，它的模方表示概率，才有可测的意义；经典的波场代表一种物理场，有直接可测的物理意义。

23．什么是量子力学中的定态？它有什么特征？

24．设),(t p C 为归一化的动量表象下的波函数，写出dp

t p C 2

),( 的物理意义。

25．设质量为μ粒子处于如下势垒中

)1( 0 )(00

0??

???≤>=x x x x U x U

若U 0>0，E>0，求在x=x 0处的反射系数和透射系数。 26．设质量为μ粒子沿x 轴正方向射向如下势垒

)(0??

???<>=00

0x x x x V x U 若V 0>0，E>0，求在x=x 0处的反射系数和透射系数。 27．一个粒子的波函数为

都是常数。其他，b a A b x a a b x b A a x a x

A x ,, ,, ,)()

(, ,)( ???

?????≤≤--≤≤=00ψ

求：①归一化常数A ；②画出)(x ψ与x 关系图，并求粒子出现最大几率的点。③在a

x ≤≤0区间找到粒子的几率。在a b =和a

2=时的几率。④x 的平均值。

28．I A =2?，I 为单位矩阵，则算符A ?

的本征值为__________。

29．自由粒子体系，__________守恒；中心力场中运动的粒子___________守恒。 30．力学量算符应满足的两个性质是。厄密算符的本征函数具有。

第三章

⒈算符: 作用在一个函数上得出另一个函数的运算符号，量子力学中的算符是作用在波函数上的运算符号。

⒉厄密算符的定义：如果算符F ?满足下列等式() ? ?dx F dx F φψφψ*

*??

=，则称F ?为厄密算符。式中ψ和φ为任意波函数，x 代表所有的变量，积分范围是所有变量变化的整个区域。推论：量子力学中表示力学量的算符都是厄密算符。

⒊厄密算符的性质：厄密算符的本征值必是实数。厄密算符的属于不同本征值的两个本征函数相互正交。

⒋简并：对应于一个本征值有一个以上本征函数的情况。

简并度：对应于同一个本征值的本征函数的数目。

⒌氢原子的电离态：氢原子中的电子脱离原子的束缚，成为自由电子的状态。

电离能：电离态与基态能量之差

⒍氢原子中在半径r 到r+dr 的球壳内找到电子的概率是：　

dr r r R dr

r W nl

nl 22)()(=

在方向(θ，φ)附近立体角dΩ内的概率是：　d ΩY d Ωw lm lm 2

),(),(?θ?θ=

⒎两函数ψ1和ψ2正交的条件是： 0τ =?*d 21ψψ式中积分是对变量变化的全部区域进行的，则称函数ψ1和ψ2相互正交。

⒏正交归一系：满足正交条件的归一化本征函数φk 或φl 。

⒐厄密算符本征波函数的完全性：如果φn (r)是厄密算符F ?的正交归一本征波函数，λn 是本征值，则任一波函数ψ(r)可以按φn (r)展开为级数的性质。或者说φn(r)组成完全系。 ⒑算符与力学量的关系：当体系处于算符F ?的本征态φ时，力学量F 有确定值，这个值就是算符F ?在φ态中的本征值。力学量在一般的状态中没有确定的数值，而有一系列的可能值，这些可能值就是表示这个力学量的算符的本征值。每个可能值都以确定的几率出现。

⒒算符对易关系：[]A B B A B ,A

??????-≡ 。可对易算符：如果[]0??=B ,A

，则称算符A ?与B ?是可对易的；不对易算符：如果[]0??≠B ,A

，则称算符A ?与B ?是不对易的。 ⒓两力学量同时有确定值的条件：

定理1：如果两个算符G F

? ?和有一组共同本征函数φn ，而且φn 组成完全系，则算符对易。

定理2：如果两个算符G F

? ?和对易，则这两个算符有组成完全系的共同本征函数。 ⒔测不准关系：当两个算符不对易时，它们不能同时有确定值，

G)(F)( 224

k ≥???∴

⒕量子力学中力学量运动守恒定律形式是：

01=??

????+??=H F i t F dt F d ?,?

量子力学中的能量守恒定律形式是：

1=??

????=H H i dt H d ?,??

⒖空间反演：把一个波函数的所有坐标自变量改变符号(如r →－r)的运算。

宇称算符：表示空间反演运算的算符。宇称守恒：体系状态的宇称不随时间改变。 ⒗一维谐振子处在基态t

i x e

x ω-

α-

α=

ψ2

2)(，求：

(1) 势能的平均值2

μω=；

(2) 动能的平均值μ

；

(3) 动量的几率分布函数。

∞

++α-0

)!12(2

2n n x

n n dx e

⒘证明下列关系式：

μννδμ i p =??

?????，,

),,( ,,?z y x L L ==??

???μμ02

L i L L z y x L i L L L i L L L i L L y x z x z y z

y x ??? ),,( L ?L ?

??,??

?,??

?,? =?==??

?????????????=?????

?=?????

?综合写成：，，μμμ0

y i z L y i x L x i y L x i z L z i x L z i y L z y x L x z z y y x -=??

???=??????-=?????

?=??????-=??

???=??????==??????,?;,? ,?;,? ,? ;,?

),,( ,?,μμμ0

y z x y x z x y z x z y z x y z y x p i p L p i p L p i p L p i p L p i p L p i p L z y x p L ??,?;??,? ??,?;??,???,? ;??,? ),,( ,??, -=??

????=??????-=??????=??????-=??

????=??????==??????μμμ0

⒙量子力学中的力学量用什么算符表示？为什么？力学量算符在自身表象中的矩阵是什么形式？

⒚表示力学量的厄密算符的所有本征函数构成；力学量的取值范围就是该算符的所有。

⒛厄密算符有什么性质？①试证明厄密算符的本征值必是实数。②试证明厄密算符的属于不同本征值的两个本征函数相互正交。 21. 证明算符关系：

p i p L L p x f p p x f i p x f p x x f p i x f p x x x x x x x 2???? ,)(??)(?)(?, ),(?2)(?,2=?+???

? ??+=??????=??????

22. 试证明算符y

z x

p z p y L ???

-=是厄密算符。

23. 写出角动量分量x L ?和y L ?之间的对易关系。

24. )(x f 是x 的可微函数，证明：x

x f i x f p x

??-=??

????)

()(,?

25.

A ?

,?各为厄密算符，试证明：B A ?

?也是厄密算符的条件是B A ??

与对易。

26. 粒子在宽度为a 的非对称一维无限深势阱中，其本征能量和本征波函数为：

???==,3,2,1 ,2222

2n n a

E n μπ )( )sin()(a x x a

n a x n <<=

02πψ 当体系处于状态 )()(x a Ax x -=ψ时（A 是归一化常数），证明：

①96012

5316π=∑

∞

???,,,n

；②9614

5314π=∑

∞

???=,,n n

27. 氢原子处在基态0

1a r e a r -=π?θψ),,(，求：

(1) r 的平均值； (2) 势能r

e 2-

的平均值

(3) 动量的几率分布函数。 28. 一维运动粒子的状态是

?><≥=-0000λψλ其中 )(x x A x e x x

求：（1）粒子动量的几率分布函数；（2）粒子的平均动量。（利用公式?∞

+-=

m x m m dx e x αα!

）

29. 设氢原子处在状态

)

,()(),()(),()(),,(?θ?θ?θ?θψ1121113110213

Y r R Y r R Y r R r

试求氢原子能量、角动量平方及角动量z 分量的可能值，这些可能值出现的几率和这些力学量的平均值。

30. 量子力学中，体系的任意态)(x ψ可用一组力学量完全集的共同本征态)(x n ψ展开：

∑=n

n n x c x )()(ψψ，写出展开式系数n c 的表达式。

31. 设粒子的波函数为

???

?≥<=b x b

x bx b

x πππψ222 0 ,sin ，）（

A ．给出在该态中粒子动量的可能测量值及相应的几率振幅；

B ．求出几率最大的动量值。

32. 力学量算符在自身表象中的表示是一个矩阵；同一个力学量算符在不同表象中的表示通过一个矩阵相联系。

33. 设一力学量为???

??=λμμλ ?

，求F ?

的本征值和本征函数。

34. 电子在均匀电场()

00 , , ε=E 中运动，哈密顿量为x e P H ? ??εμ

，试判断 z

y x L L L ? ,? ,?各量中哪些是守恒量，为什么？

第四章

⒈基底：设 e 1, e 2, e 3 为线性无关的三个向量，空间内任何向量 v 必是e 1, e 2, e 3 的线性组合，则e 1, e 2, e 3 称为空间的基底。正交规范基底：若基底的向量互相垂直，且每一向量的长度等于1，这样的基底叫做正交规范基底。

⒉希耳伯特空间：如果把本征波函数Φm 看成类似于几何学中的一个矢量(这就是波函数有时称为态矢量或态矢的原因)，则波函数的集合｛φm ｝构成的一个线性空间。 ⒊表象：量子力学中，态和力学量的具体表示方式。

⒋设已知在2L ?和z L ?的共同表象中，算符x L ?和y L ?的矩阵分别为

????

??=?????

??=0 i 0i 0 i 0 i ?

0 1 01 0 10 1 ?02

2022 y x L L ；

求它们的本征值和归一化的本征函数。

第五章

⒈ ⒉斯塔克效应：在外电场中，原子光谱产生分裂的现象。 ⒊分别写出非简并态的一级、二级能量修正表达式。

⒋周期微扰产生跃迁的条件是：ωεεωω ±=±=k m m k 或，说明只有当外界微扰含

的近似求解方法。

求出，由求出微扰论：由n n n n E E ψψ)

0()0(

有频率mk ω时，体系才能从k Φ态跃迁到m Φ态，这时体系吸收或发射的能量是mk ω ，这表明周期微扰产生的跃迁是一个共振跃迁。

⒌光的吸收现象：在光的照射下，原子可能吸收光的能量由较低的能级跃迁到较高的能级的现象。

⒍原子的受激辐射(跃迁)现象：在光的照射下，原子从较高的能级跃迁到较低的能级而放出光的现象。

⒎原子的自发辐射(跃迁)现象：在无光照射时，处于激发态的原子跃迁到较低能级而发光的现象。

⒏自发发射系数mk A ：表示原子在单位时间内，由m ε能级自发跃迁到k ε能级，并发射出能量为mk ω 的光子的几率。

⒐受激发射系数mk B ：作用于原子的光波在ωωωd +→频率范围内的能量密度是

ωd I )(，则在单位时间内，原子由m ε能级受激跃迁到能级k ε、并发射出能量为mk ω 的

光子的几率是)(mk mk I B ω。

⒑吸收系数km B ：原子由低能级k ε跃迁到高能级m ε、并吸收能量为mk ω 的光子的几率是)(mk km I B ω。

⒒给出跃迁的黄金规则公式，简单说明式中各个因子的含义。 ⒓在H 0表象中，若哈密顿算符的矩阵形式为：

?????

??=**03020100E a b E a E H b ?

其中030201E E E <<。利用微扰理论求能量至二级近似。

⒔设一体系未受微扰作用时只有两个能级E 01及E 02，现在受到微扰的作用。微扰矩阵元为

b H H a H H ='='='='22112112,; a, b 都是实数。用微扰公式求能量至二级修正值。

⒕质量为μ的粒子处于势能

?∞≤≤= , ， a

x x V 其他）（00

中。假设它又经受微扰2?

x H λ='，试求基态与第一激发态能量的一级修正。

⒖一粒子在)(0,2a 的一维无限深势阱中运动，若微扰为

?≤≤+≤≤-='a x a b a x b H 20 , ,?

求近似到一级修正的粒子能量。

⒗一维无限深势阱中的粒子受到微扰)()(为常数k kx x H ='的作用，求能量的一级修正。

⒘已知在0H ?表象中，体系的哈密顿H ?

为

???

??+??

???

??=a a a a E E E H 200000001 0 0 0 0 0 0 0 ?)

(3)

(2)(

其中a,b 为小量，a 为实数，)

(3)(2)(0001E E E ≠≠，求近似到二级修正的能量值。

⒙一粒子在一维无限深势阱中运动，若微扰为

???><∞≤≤-≤≤=a x x a

x a b a

x x V , , , ,)( 02

200

b 为小量，求近似到一级修正的粒子能量。 ⒚微扰理论适用的条件和情况。

第七章

⒈斯特恩-革拉赫实验证明电子存在自旋理由。

⒉塞曼效应：在外磁场中，每一条光谱线劈裂成一组相邻谱线的现象。

简单(正常)塞曼效应：无外磁场时的一条光谱线，在磁场中将分裂为三条光谱线。产生的条件是：当外磁场足够大时，自旋和轨道运动间相互作用可以忽略。复杂(反常)塞曼效应：无外磁场时的一条光谱线，在磁场中将分裂为更多条光谱线。产生的条件是：在弱外磁场中，必须考虑自旋和轨道运动间相互作用。 ⒊两个电子自旋角动量耦合的自旋总角动量S ：

)(1+=

s s S ，012121 ，，=-+=s s s s s

所以两个电子自旋角动量耦合的自旋总角动量只能有两个可能值。 ⒋两个电子轨道角动量耦合的轨道总角动量L ：

21212121211l l l l l l l l l l l L -???-+-++=+=

, , , , ,)(

对于两个电子，就有几个可能的轨道总角动量。

⒌电子自旋角动量与轨道角动量耦合为一个总角动量J 1：

111111=-+=s s l s l J ,，

每个电子只有两个J 1值。 ⒍LS 耦合总角动量J ：

s l s l s l s l j j j J -???-+-++=+=

, , , , ,)(211

⒎jj 耦合总角动量J ：

21212121211j j j j j j j j j j j J -???-+-++=+=

, , , , ,)(

⒏价电子：原子最外层的电子。原子的化学性质以及光谱特性都决定于价电子。 ⒐内层电子：原子中除价电子外的剩余电子。

⒑原子实：原子核与内层电子组成一个完整而稳固的结构。 ⒒电子组态：价电子所处的各种状态。 ⒓原子态：原子中电子体系的状态。 ⒔原子态符号：用来描述原子状态的符号。

⒕原子态符号规则：用轨道总量子数l 、自旋总量子数s 和总角动量量子数j 表示

①轨道总量子数l =0,1,2,···，对应的原子态符号为S ,P ,D ,F ,H ,I ,K ,L ,···; ②原子态符号左上角的数码表示重数，大小为2s +1,表示能级的个数。 ③原子态符号右下角是j 值，表示能级对应的j 值。形式为：???++++, , , ,j s j s j s j s F D P S 12121212

⒖光谱的精细结构：用分辨率足够高的仪器观察类氢原子的光谱线，会发现每一条光谱线并不是简单的一条线，而是由二条或三条线组成的结构，这种结构称为光谱的精细结构。 ⒗原子态能级的排序(洪特定则)：

(1)从同一电子组态形成的、具有相同L 值的能级中，那重数最高的，即S 值最大的能级位置最低；

(2)从同一电子组态形成的、具有不同L 值的能级中，那具有最大L 值的位置最低。 ⒘辐射跃迁的普用选择定则：

1、选择定则：原子光谱表明，原子中电子的跃迁仅发生在满足一定条件的状态之间，这些条件称为选择定则。

2、原子的宇称：如果原子中各电子的l 量子数相加，得到偶数，则原子处于偶宇称状态；如果是奇数，则原子处于奇宇称状态。

3、普遍的选择定则：跃迁只能发生在不同宇称的状态间，偶宇称到奇宇称，或奇宇称到偶宇称。电子能否有跃迁首先要考虑这一条，然后按照耦合类型再有以下定则。 ⒙LS 耦合选择定则：

①0 =?S ，要求单一态电子只能跃迁到单一态，三重态电子只能跃迁到三重态。 ②10±=? ,l ，当0=?l 时，要考虑宇称奇偶性改变的要求。 ③ ,10±=?j ，00==j j 至的跃迁是禁止的。

jj 耦合选择定则： ①()

1021±=?? , j j

②10±=? ,j ，00==j j 至的跃迁是禁止的。

⒚全同粒子：质量、电荷、自旋等固有性质完全相同微观粒子。

⒛全同粒子的特性：全同粒子具有不可区分性，只有当全同粒子的波函数完全不重叠时，才是可以区分的。

21.全同性原理: 在全同粒子所组成的体系中，两全同粒子相互代换不引起物理状态的改变。 22.对称波函数：设q i 表示第i 个粒子的坐标和自旋，Φ(q 1,…,q i ,q j ,…,t)表示体系的波函数。如果两粒子互换后波函数不变，则Φ是q 的对称波函数。

23.反对称波函数：设q i 表示第i 个粒子的坐标和自旋，Φ(q 1,…,q i ,q j ,…,t)表示体系的波函数。如果两粒子互换后波函数变号，则Φ是q 的反对称波函数。

24.对称性守恒原理：描写全同粒子体系状态的波函数只能是对称的或反对称的，它们的对称性不随时间改变。如果体系在某一时刻处于对称(反对称)的状态，则它将永远处于对称(反对称)的状态上。

25.费密子：自旋为2

或2

奇数倍的全同粒子。费密子的特点：组成体系的波函数是反对称

的，服从费密—狄拉克统计。

26.玻色子：自旋为零、或整数倍的全同粒子。玻色子的特点：组成体系的波函数是对称的，服从玻色—爱因斯坦统计。

27.交换简并：由全同粒子相互交换而产生的简并。

28.泡利不相容原理：不能有两个或两个以上的费密子处于同一状态。

29.交换能的出现，是由于全同粒子的波函数必须是对称波函数或反对称波函数的缘故。 30.交换能J 与交换密度有关，其大小决定于两个电子波函数重叠的程度。重叠程度越大，交换能就越大。

31.LS 耦合引起的精细结构分析。如n=3能级中，有一个p 电子和d 电子所引起的能级差别(原子态)。

32. 对氢原子，不考虑电子的自旋，能级的简并度，考虑自旋但不考虑自旋与轨道角动量的耦合时，能级的简并度，如再考虑自旋与轨道角动量的耦合，能级的简并度。

33. 反常塞曼效应的特点，引起的原因。(碱金属原子能级偶数分裂；光谱线偶数条；分裂能级间距与能级有关；由于电子具有自旋。)

34. 什么是简单塞曼效应？写出与其相应的哈密顿量。

35. 在简单塞曼效应中，没有外磁场时的一条谱线在外磁场中分裂为几条？ 36. 写出Pauli 矩阵和它们的对易关系。

37. 写出两个电子的对称自旋波函数和反对称自旋波函数。

38. 对于全同粒子体系，由于任意交换两个粒子，体系的状态，所以体系的状态只能用或波函数表示。

39. 什么是全同性原理和泡利不相容原理？二者是什么关系？

40. 什么是光谱的精细结构？产生精细结构的原因是什么？考虑精细结构后能级的简并度是多少？

41. 若S ?

是电子的自旋算符，求?

???? =x y x z x S S S S S

42. 证明：i z y x =σσσ

43. 求???

??=0 11 ?

02 x

S 及???

??=0 i i - ?

02 y

S 的本征值和所属的本征函数。

44. ;,2

±±±=σσσ

σ求若y x

量子力学期末考试试卷及答案集复习过程

量子力学期末考试试卷及答案集

量子力学试题集量子力学期末试题及答案(A) 选择题（每题3分共36分） 1．黑体辐射中的紫外灾难表明：C A. 黑体在紫外线部分辐射无限大的能量； B. 黑体在紫外线部分不辐射能量； C.经典电磁场理论不适用于黑体辐射公式； D.黑体辐射在紫外线部分才适用于经典电磁场理论。 2．关于波函数Ψ的含义，正确的是：B A. Ψ代表微观粒子的几率密度； B. Ψ归一化后，ψ ψ* 代表微观粒子出现的几率密度； C. Ψ一定是实数； D. Ψ一定不连续。 3．对于偏振光通过偏振片，量子论的解释是：D A. 偏振光子的一部分通过偏振片； B.偏振光子先改变偏振方向，再通过偏振片； C.偏振光子通过偏振片的几率是不可知的； D.每个光子以一定的几率通过偏振片。 4．对于一维的薛定谔方程，如果Ψ是该方程的一个解，则：A A. * ψ 一定也是该方程的一个解； B. * ψ 一定不是该方程的解； C. Ψ与* ψ 一定等价； D.无任何结论。 5．对于一维方势垒的穿透问题，关于粒子的运动，正确的是：C A. 粒子在势垒中有确定的轨迹； B.粒子在势垒中有负的动能； C.粒子以一定的几率穿过势垒； D粒子不能穿过势垒。 6．如果以∧ l表示角动量算符，则对易运算] , [ y x l l 为：B A. ih ∧ z l 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除

收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 B. ih ∧ z l C.i ∧ x l D.h ∧ x l 7．如果算符 ∧A 、∧B 对易，且∧ A ψ =A ψ，则：B A. ψ 一定不是∧ B 的本征态； B. ψ一定是 ∧ B 的本征态； C.*ψ一定是∧ B 的本征态； D. ∣Ψ∣一定是∧ B 的本征态。 8．如果一个力学量 ∧ A 与H ∧ 对易，则意味着 ∧ A ：C A. 一定处于其本征态； B.一定不处于本征态； C.一定守恒； D.其本征值出现的几率会变化。 9．与空间平移对称性相对应的是：B A. 能量守恒； B.动量守恒； C.角动量守恒； D.宇称守恒。 10．如果已知氢原子的 n=2能级的能量值为-3.4ev ，则 n=5能级能量为：D A. -1.51ev; B.-0.85ev; C.-0.378ev; D. -0.544ev 11．三维各向同性谐振子，其波函数可以写为nlm ψ ，且 l=N-2n ，则在一确定的能量 (N+23 )h ω下，简并度为：B A. )1(21 +N N ；

量子力学期末考试题解答题

1. 你认为Bohr 的量子理论有哪些成功之处？有哪些不成功的地方？试举一例说明。 (简述波尔的原子理论，为什么说玻尔的原子理论是半经典半量子的？) 答：Bohr 理论中核心的思想有两条：一是原子具有能量不连续的定态的概念；二是两个定态之间的量子跃迁的概念及频率条件。首先，Bohr 的量子理论虽然能成功的说明氢原子光谱的规律性，但对于复杂原子光谱，甚至对于氦原子光谱，Bohr 理论就遇到了极大的困难（这里有些困难是人们尚未认识到电子的自旋问题），对于光谱学中的谱线的相对强度这个问题，在Bohr 理论中虽然借助于对应原理得到了一些有价值的结果，但不能提供系统解决它的办法；其次，Bohr 理论只能处理简单的周期运动，而不能处理非束缚态问题，例如：散射；再其次，从理论体系上来看，Bohr 理论提出的原子能量不连续概念和角动量量子化条件等，与经典力学不相容的，多少带有人为的性质，并未从根本上解决不连续性的本质。 2. 什么是光电效应？光电效应有什么规律？爱因斯坦是如何解释光电效应的？答：当一定频率的光照射到金属上时，有大量电子从金属表面逸出的现象称为光电效应；光电效应的规律：a.对于一定的金属材料做成的电极，有一个确定的临界频率0υ，当照射光频率0υυ<时，无论光的强度有多大，不会观测到光电子从电极上逸出；b.每个光电子的能量只与照射光的频率有关，而与光强无关；c.当入射光频率0υυ>时，不管光多微弱，只要光一照，几乎立刻910s -≈观测到光电子。爱因斯坦认为：(1)电磁波能量被集中在光子身上，而不是象波那样散布在空间中，所以电子可以集中地、一次性地吸收光子能量，所以对应弛豫时间应很短，是瞬间完成的。(2)所有同频率光子具有相同能量，光强则对应于光子的数目，光强越大，光子数目越多，所以遏止电压与光强无关，饱和电流与光强成正比。(3)光子能量与其频率成正比，频率越高，对应光子能量越大，所以光电效应也容易发生，光子能量小于逸出功时，则无法激发光电子。 3．简述量子力学中的态叠加原理，它反映了什么？答：对于一般情况，如果1ψ和2ψ是体系的可能状态，那么它们的线性叠加：1122c c ψψψ=+（12c c ，是复数）也是这个体系的一个可能状态。这就是量子力学中的态叠加原理。态叠加原理的含义表示当粒子处于态1ψ和2ψ的线性叠加态ψ时，粒子是既处于态1ψ，又处于态2ψ。它反映了微观粒子的波粒二象性矛盾的统一。量子力学中这种态的叠加导致在叠加态下观测结果的不确定性。 4. 什么是定态？定态有什么性质？答：体系处于某个波函数()()[]exp r t r iEt ψψ=-，所描写的状态时，能量具有确定值。这种状态称为定态。定态的性质：（1）粒子在空间中的概率密度及概率流密度不随时间变化；（2）任何力学量（不显含时间）的平均值不随时间变化；（3）任何力学量（不显含时间）取各种可能测量值的概率分布也不随时间变化。 5. 简述力学量与力学量算符的关系？答：算符是指作用在一个波函数上得出另一个函数的运算符号。量子力学中采用算符来表示微观粒子的力学量。如果量子力学中的力学量F 在经典力学中有相应的力学量，则表示这个力学量的算符?F 由经典表示式F （r,p ）中将p 换为算符?p 而得出的，即：

《大学物理aii》作业 no08 量子力学基出参考解答

《大学物理AII 》作业No.08量子力学基础班级________学号________姓名_________成绩_______-------------------------------------------------------------------------------------------------------****************************本章教学要求**************************** 1、掌握物质波公式、理解实物粒子的波粒二象性特征。 2、理解概率波及波函数概念。 3、理解不确定关系，会用它进行估算；理解量子力学中的互补原理。 4、会用波函数的标准条件和归一化条件求解一维定态薛定谔方程。 5、理解薛定谔方程在一维无限深势阱、一维势垒中的应用结果、理解量子隧穿效应。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、填空题 1、德布罗意在爱因斯坦光子理论的启发下提出，具有一定能量E 和动量P 的实物粒子也具波动性，这种波称为（物质）波；其联系的波长λ和频率ν与粒子能量E 和动量P 的关系为（νh E =）、（λh p =）。德布罗意的假设，最先由（戴维孙-革末）实验得到了证实。因此实物粒子与光子一样，都具有（波粒二象性）的特征。 2、玻恩提出一种对物质波物理意义的解释，他认为物质波是一种（概率波），物质波的强度能够用来描述（微观粒子在空间的概率密度分布）。 3、对物体任何性质的测量，都涉及到与物体的相互作用。对宏观世界来说，这种相互作用可以忽略不计，但是对于微观客体来说，这种作用却是不能忽略。因此对微观客体的测量存在一个不确定关系。其中位置与动量不确定关系的表达式为（2 ≥???x p x ）；能量与时间不确定关系的表达式为（2 ≥???t E ）。 4、薛定谔将（德布罗意公式）引入经典的波函数中，得到了一种既含有能量E 、动量P ，又含有时空座标的波函数),,,,,(P E t z y x ψ，这种波函数体现了微观粒子的波粒二象的特征，因此在薛定谔建立的量子力学体系中，就将这种波函数用来描述（微观粒子的运动状态）。

2014-2015量子力学期中试卷(A)——含答案及评分标准

广东第二师范学院量子力学期中考试试卷 2014-2015 学年第一学期考试日期：2014年11月日考试地点：海珠校区楼课室一、填空题（每空2分，共20分） 1、德布罗意的物质波理论认为粒子的能量E 、动量P 与物质波的频率v 和波长λ的关系为( νh E = )、( n h p λ = 或λ h p = ) 。 2、量子力学中用（波函数）描写微观体系的状态。 3、()2 ,t r Ψ 是粒子t 时刻（在r 处的概率密度），()2 ,t p c 是粒子t 时刻（具有动量p 的概率密度）。（注：照最后一道大题写是概率分布函数的也算对了，但是只写是概率就不对） 4、扫描隧道显微镜是利用（隧道效应）制成的。 5、氢原子电子的第n 个能级是（2 n ）度简并的。 6、F ?的本征值λ组成连续谱，则本征函数λφ的正交归一性表达式（书P70 ()λλτφφλλ'-=' ?δd * ）。

7、坐标和动量的不确定关系式（()() 422 2 ≥??x p x 或()()2 ≥??x p x ）。 8、如果两个算符对易，则这两个算符有组成完全系的（共同本征函数）。二、求角动量算符的对易关系[] y x L L ?,?（5分）证明：书P77

三、证明当氢原子处于基态时，电子在与核的距离为0a r (玻尔半径)处出现的概率最大（10分）书P67

四、证明厄米算符的属于不同本征值的两个本征函数相互正交。（10分）证明：书P69

五、一粒子在一维势场 , ()0, , x a U x a x a x a ∞<- ? ? =-≤≤ ? ?∞> ? 中运动，求粒子的能级和对应的波函数（20 分）解：书P26例题

量子力学期末考试试卷及答案集

量子力学期末考试试卷及答案集量子力学期末试题及答案(A) 选择题（每题3分共36分） 1．黑体辐射中的紫外灾难表明：C A. 黑体在紫外线部分辐射无限大的能量； B. 黑体在紫外线部分不辐射能量； C.经典电磁场理论不适用于黑体辐射公式； D.黑体辐射在紫外线部分才适用于经典电磁场理论. 2．关于波函数Ψ 的含义，正确的是：B A. Ψ 代表微观粒子的几率密度； B. Ψ归一化后， ψψ* 代表微观粒子出现的几率密度； C. Ψ一定是实数； D. Ψ一定不连续. 3．对于偏振光通过偏振片，量子论的解释是：D A. 偏振光子的一部分通过偏振片； B.偏振光子先改变偏振方向，再通过偏振片； C.偏振光子通过偏振片的几率是不可知的； D.每个光子以一定的几率通过偏振片. 4．对于一维的薛定谔方程，如果 Ψ是该方程的一个解，则：A A. *ψ 一定也是该方程的一个解； B. *ψ一定不是该方程的解； C. Ψ 与* ψ 一定等价； D.无任何结论. 5．对于一维方势垒的穿透问题，关于粒子的运动，正确的是：C A. 粒子在势垒中有确定的轨迹； B.粒子在势垒中有负的动能； C.粒子以一定的几率穿过势垒； D 粒子不能穿过势垒. 6．如果以∧ l 表示角动量算符，则对易运算] ,[y x l l 为：B A. ih ∧ z l B. ih ∧ z l C.i ∧ x l D.h ∧ x l 7．如果算符 ∧A 、∧B 对易，且∧ A ψ =A ψ，则：B A. ψ 一定不是∧B 的本征态； B. ψ一定是 ∧ B 的本征态； C.*ψ一定是∧ B 的本征态； D. ∣Ψ∣一定是∧ B 的本征态.

量子力学习题集及答案

09光信息量子力学习题集一、填空题 1．设电子能量为4电子伏，其德布罗意波长为（ 6.125ο A ）。 2．索末菲的量子化条件为=nh pdq ），应用这量子化条件求得一维谐振子的能级=n E （ ηωn ）。 3．德布罗意假说的正确性，在1927年为戴维孙和革末所做的（电）子衍射实验所证实，德布罗意关系（公式）为（ ηω=E ）和（ k p ρηρ = ）。 4．三维空间自由粒子的归一化波函数为()r p ρ ρψ=（ r p i e ρ ρη η?2 /3) 2(1π ）， () ()=? +∞ ∞ -*'τψψd r r p p ρρρρ（ )(p p ρ ρ-'δ ）。 5．动量算符的归一化本征态=)(r p ρ ρψ（ r p i e ρ ρηη?2/3)2(1π ），=' ∞ ?τψψd r r p p )()(*ρρρρ（ )(p p ρ ρ-'δ ）。 6． t=0时体系的状态为()()()x x x 2020,ψψψ+=，其中()x n ψ为一维线性谐振子的定态波函数，则()=t x ,ψ（ t i t i e x e x ωωψψ2 522 0)(2)(--+ ）。 7．按照量子力学理论，微观粒子的几率密度w =2 ），几率流密度= （ () ** 2ψ?ψ-ψ?ψμ ηi ）。 8．设)(r ρψ描写粒子的状态，2)(r ρψ是（粒子的几率密度），在)(r ρψ中F ?的平均值为F =（ ??dx dx F ψψψψ* *? ）。 9．波函数ψ和ψc 是描写（同一）状态，δψi e 中的δi e 称为（相因子）， δi e 不影响波函数ψ1=δi ）。 10．定态是指（能量具有确定值）的状态，束缚态是指（无穷远处波函数为零）的状态。 11． )i exp()()i exp()(),(2211t E x t E x t x η η-+-=ψψψ是定态的条件是（ 21E E = ），这时几率密度和（几率密度）都与时间无关。 12．（粒子在能量小于势垒高度时仍能贯穿势垒的现象）称为隧道效应。 13．（无穷远处波函数为零）的状态称为束缚态，其能量一般为（分立）谱。 14． 3．t=0时体系的状态为()()()x x x 300,ψψψ+=，其中()x n ψ为一维线性谐振子的定态波函数，则()=t x ,ψ（ t i t i e x e x ωωψψ2 732 0)()(--+ ）。 15．粒子处在a x ≤≤0的一维无限深势阱中，第一激发态的能量为

量子力学期末考试试卷及答案集

B. ih ∧ z l C.i ∧ x l D.h ∧ x l 7．如果算符 ∧A 、∧B 对易，且∧ A ψ =A ψ，则：B A. ψ 一定不是∧ B 的本征态； B. ψ一定是 ∧ B 的本征态； C.*ψ一定是∧ B 的本征态； D. ∣Ψ∣一定是∧ B 的本征态。 8．如果一个力学量 ∧ A 与H ∧ 对易，则意味着 ∧ A ：C A. 一定处于其本征态； B.一定不处于本征态； C.一定守恒； D.其本征值出现的几率会变化。 9．与空间平移对称性相对应的是：B A. 能量守恒； B.动量守恒； C.角动量守恒； D.宇称守恒。 10．如果已知氢原子的 n=2能级的能量值为-3.4ev ，则 n=5能级能量为：D A. -1.51ev; B.-0.85ev; C.-0.378ev; D. -0.544ev 11．三维各向同性谐振子，其波函数可以写为nlm ψ ，且 l=N-2n ，则在一确定的能量 (N+2 3 )h ω下，简并度为：B A. )1(21 +N N ；

量子力学期末考试试卷及答案

量子力学期末试题及答案红色为我认为可能考的题目一、填空题： 1、波函数的标准条件：单值、连续性、有限性。 2、|Ψ（r,t）|^2的物理意义：t时刻粒子出现在r处的概率密度。 3、一个量的本征值对应多个本征态，这样的态称为简并。 4、两个力学量对应的算符对易，它们具有共同的确定值。二、简答题： 1、简述力学量对应的算符必须是线性厄米的。答：力学量的观测值应为实数，力学量在任何状态下的观测值就是在该状态下的平均值，量子力学中，可观测的力学量所对应的算符必须为厄米算符；量子力学中还必须满足态叠加原理，而要满足态叠加原理，算符必须是线性算符。综上所述，在量子力学中，能和可观测的力学量相对应的算符必然是线性厄米算符。 2、一个量子态分为本征态和非本征态，这种说法确切吗？答：不确切。针对某个特定的力学量，对应算符为A，它的本征态对另一个力学量（对应算符为B）就不是它的本征态，它们有各自的本征值，只有两个算符彼此对易，它们才有共同的本征态。 3、辐射谱线的位置和谱线的强度各决定于什么因素？答：某一单色光辐射的话可能吸收，也可能受激跃迁。谱线的位置决定于跃迁的频率和跃迁的速度；谱线强度取决于始末态的能量差。三、证明题。

2、证明概率流密度J不显含时间。四、计算题。 1、

第二题：如果类氢原子的核不是点电荷，而是半径为0r 、电荷均匀分布的小球，计算这种效应对类氢原子基态能量的一级修正。解：这种分布只对0r r <的区域有影响，对0r r ≥的区域无影响。据题意知 )()(?0 r U r U H -=' 其中)(0r U 是不考虑这种效应的势能分布，即 2004ze U r r πε=-（） )(r U 为考虑这种效应后的势能分布，在0r r ≥区域， r Ze r U 024)(πε-= 在0r r <区域，)(r U 可由下式得出， ?∞ -=r E d r e r U )( ???????≥≤=??=)( 4 )( ,43441 02 003003303 420r r r Ze r r r r Ze r r Ze r E πεπεπππε ??∞ --=0 )(r r r Edr e Edr e r U ?? ∞ - - =00 20 2 3 002 144r r r dr r Ze rdr r Ze πεπε )3(84)(82 203 020*********r r r Ze r Ze r r r Ze --=---=πεπεπε )( 0r r ≤ ?? ???≥≤+--=-=')( 0 )( 4)3(8)()(?00022 2030020r r r r r Ze r r r Ze r U r U H πεπε

结构化学练习之量子力学基础习题附参考答案

量子力学基础习题一、填空题（在题中的空格处填上正确答案）1101、光波粒二象性的关系式为_______________________________________。1102、德布罗意关系式为____________________；宏观物体的λ值比微观物体的λ值_______________。1103、在电子衍射实验中，│ψ│2对一个电子来说，代表___________________。 1104、测不准关系是_____________________，它说明了_____________________。 1105、一组正交、归一的波函数ψ1，ψ2，ψ3，…。正交性的数学表达式为，归一性的表达式为。1106、│ψ(x1，y1，z1，x2，y2，z2)│2

代表______________________。 1107、物理量xp y- yp x的量子力学算符在直角坐标系中的表达式是_____。 1108、质量为m的一个粒子在长为l的一维势箱中运动， (1)体系哈密顿算符的本征函数集为_______________________________ ； (2)体系的本征值谱为____________________，最低能量为____________ ； (3)体系处于基态时，粒子出现在0 ─l/2间的概率为_______________ ； (4)势箱越长，其电子从基态向激发态跃迁时吸收光谱波长__________ ； (5)若该粒子在长l、宽为2l的长方形势箱

中运动，则其本征函数集为____________，本征值谱为 _______________________________。 1109、质量为m 的粒子被局限在边长为a 的立方箱中运动。波函数ψ 211(x ，y ，z )= _________________________；当粒子处于状态 ψ 211 时，概率密度最大处坐标是 _______________________；若体系的能量为 2 247ma h ，其简并度是_______________。 1110、在边长为a 的正方体箱中运动的粒子，其能级E = 2 243ma h 的简并度是_____，E '= 2 2827ma h 的简并度是______________。 1111、双原子分子的振动，可近似看作是质量为μ= 2 121m m m m +的一维谐振子，其势能为V =kx 2/2，它的薛定谔方程是

2011量子力学期末考试题目

第一章 ⒈玻尔的量子化条件，索末菲的量子化条件。 ⒉黑体：能吸收射到其上的全部辐射的物体，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体。 ⒎普朗克量子假说：表述1：对于一定频率ν的辐射，物体只能以hν为能量单位吸收或发射电磁辐射。表述2：物体吸收或发射电磁辐射时，只能以量子的方式进行，每个量子的能量为：ε=h ν。表述3：物体吸收或发射电磁辐射时，只能以能量ε的整数倍来实现，即ε，2ε，3ε，…。 ⒏光电效应：光照射到金属上，有电子从金属上逸出的现象。这种电子称之为光电子。 ⒐光电效应有两个突出的特点： ①存在临界频率ν0：只有当光的频率大于一定值v0 时，才有光电子发射出来。若光频率小于该值时，则不论光强度多大，照射时间多长，都没有光电子产生。 ②光电子的能量只与光的频率有关，与光的强度无关。光的强度只决定光电子数目的多少。⒑爱因斯坦光量子假说：光(电磁辐射)不仅在发射和吸收时以能量E= hν的微粒形式出现，而且以这种形式在空间以光速C 传播，这种粒子叫做光量子，或光子。爱因斯坦方程 ⒒光电效应机理：当光射到金属表面上时，能量为E= hν的光子立刻被电子所吸收，电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面后的动能。 ⒓解释光电效应的两个典型特点： ①存在临界频率v0：由上式明显看出，当hν- W0≤0时，即ν≤ν0 = W0 / h时，电子不能脱出金属表面，从而没有光电子产生。 ②光电子动能只决定于光子的频率：上式表明光电子的能量只与光的频率ν有关，而与光的强度无关。 ⒔康普顿效应：高频率的X射线被轻元素如白蜡、石墨中的电子散射后出现的效应。 ⒕康普顿效应的实验规律： ①散射光中，除了原来X光的波长λ外，增加了一个新的波长为λ'的X光，且λ' >λ； ②波长增量Δλ=λ-λ随散射角增大而增大。 ⒖量子现象凡是普朗克常数h在其中起重要作用的现象 ⒗光具有微粒和波动的双重性质，这种性质称为光的波粒二象性

清华大学《大学物理》习题库试题及答案__10_量子力学习题

一、选择题 1．4185：已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是1.2 eV ，而钠的红限波长是5400 ?，那么入射光的波长是 (A) 5350 ? (B) 5000 ? (C) 4350 ? (D) 3550 ? ［］ 2．4244：在均匀磁场B 内放置一极薄的金属片，其红限波长为λ0。今用单色光照射，发现有电子放出，有些放出的电子(质量为m ，电荷的绝对值为e )在垂直于磁场的平面内作半径为R 的圆周运动，那末此照射光光子的能量是： (A) 0λhc (B) 0λhc m eRB 2)(2+ (C) 0 λhc m eRB + (D) 0λhc eRB 2+ ［］ 3．4383：用频率为ν 的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为E K ；若改用频率为2ν 的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为： (A) 2 E K (B) 2h ν - E K (C) h ν - E K (D) h ν + E K ［］ 4．4737：在康普顿效应实验中，若散射光波长是入射光波长的1.2倍，则散射光光子能量ε与反冲电子动能E K 之比ε / E K 为 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 ［］ 5．4190：要使处于基态的氢原子受激发后能发射赖曼系(由激发态跃迁到基态发射的各谱线组成的谱线系)的最长波长的谱线，至少应向基态氢原子提供的能量是 (A) 1.5 eV (B) 3.4 eV (C) 10.2 eV (D) 13.6 eV ［］ 6．4197：由氢原子理论知，当大量氢原子处于n =3的激发态时，原子跃迁将发出： (A) 一种波长的光 (B) 两种波长的光 (C) 三种波长的光 (D) 连续光谱［］ 7．4748：已知氢原子从基态激发到某一定态所需能量为10.19 eV ，当氢原子从能量为－0.85 eV 的状态跃迁到上述定态时，所发射的光子的能量为 (A) 2.56 eV (B) 3.41 eV (C) 4.25 eV (D) 9.95 eV ［］ 8．4750：在气体放电管中，用能量为12.1 eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的光子的能量只能是 (A) 12.1 eV (B) 10.2 eV (C) 12.1 eV ，10.2 eV 和 1.9 eV (D) 12.1 eV ，10.2 eV 和 3.4 eV ［］ 9．4241：若α粒子(电荷为2e )在磁感应强度为B 均匀磁场中沿半径为R 的圆形轨道运动，则α粒子的德布罗意波长是 (A) )2/(eRB h (B) )/(eRB h (C) )2/(1eRBh (D) )/(1eRBh ［］ 10．4770：如果两种不同质量的粒子，其德布罗意波长相同，则这两种粒子的 (A) 动量相同 (B) 能量相同 (C) 速度相同 (D) 动能相同［］ 11．4428：已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为： a x a x 23cos 1)(π?=ψ ( - a ≤x ≤a )，那么粒子在x = 5a /6处出现的概率密度为 (A) 1/(2a ) (B) 1/a (C) a 2/1 (D) a /1 ［］ 12．4778：设粒子运动的波函数图线分别如图(A)、(B)、(C)、(D)所示，那么其中确定粒子动量的精确度最高的波函数是哪个图？［］

量子力学期末考试试题和答案A

2002级量子力学期末考试试题和答案 A 卷一、简答与证明：（共25分） 1、什么是德布罗意波？并写出德布罗意波的表达式。（4分） 2、什么样的状态是定态，其性质是什么？（6分） 3、全同费米子的波函数有什么特点？并写出两个费米子组成的全同粒子体系的波函数。（4分） 4、证明 )??(2 2x x p x x p i -是厄密算符（5分） 5、简述测不准关系的主要内容，并写出坐标x 和动量x p ?之间的测不准关系。（6分）二、（15分）已知厄密算符B A ?,?，满足1??22==B A ，且0????=+A B B A ，求 1、在A 表象中算符A ?、B ?的矩阵表示； 2、在B 表象中算符A ?的本征值和本征函数； 3、从A 表象到B 表象的幺正变换矩阵S 。三、（15分）设氢原子在0=t 时处于状态 ),()(21),()(21),()(21)0,(112110311021?θ?θ?θψ-+-=Y r R Y r R Y r R r ，求 1、0=t 时氢原子的E 、2L ?和z L ?的取值几率和平均值； 2、0>t 时体系的波函数，并给出此时体系的E 、2L ?和z L ?的取值几率和平均值。四、（15分）考虑一个三维状态空间的问题，在取定的一组正交基下哈密顿算符由下面的矩阵给出 ?? ??? ??+????? ??-=C C C H 000000200030001? 这里，H H H '+=???)0(，C 是一个常数，1<

量子力学试题2008年含答案

2008~2009郑州大学物理工程学院电子科学与技术专业光电子方向量子力学试题（A 卷）（说明：考试时间120分钟，共6页，满分100分）计分人：复查人：一、填空题：（每题 4 分，共40 分） 1. 微观粒子具有波粒二象性。 2．德布罗意关系是粒子能量E 、动量P 与频率ν、波长λ之间的关系，其表达式为：E=h ν, p=/h λ 。 3．根据波函数的统计解释，dx t x 2 ),(ψ的物理意义为：粒子在x —dx 范围内的几率。 4．量子力学中力学量用厄米算符表示。 5．坐标的x 分量算符和动量的x 分量算符x p 的对易关系为：[],x p i =h 。 6．量子力学关于测量的假设认为：当体系处于波函数ψ(x)所描写的状态时，测量某力学量 F 所得的数值，必定是算符F ?的本征值。 7．定态波函数的形式为：t E i n n e x t x η -=)(),(?ψ。 8．一个力学量A 为守恒量的条件是：A 不显含时间，且与哈密顿算符对易。 9．根据全同性原理，全同粒子体系的波函数具有一定的交换对称性，费米子体系的波函数是_反对称的_____________,玻色子体系的波函数是_对称的________。 10．每个电子具有自旋角动量S ρ，它在空间任何方向上的投影只能取两个数值为：2 η ± 。

二、证明题：（每题10分，共20分） 1、（10分）利用坐标和动量算符的对易关系，证明轨道角动量算符的对易关系：证明： z y x L i L L? ] ?, ?[η = ] ? ? , ? ? [ ] ?, ?[ z x y z y x p x p z p z p y L L- - = ] ? ? , ? [ ] ? ? , ? [ z x y z x z p x p z p z p x p z p y- - - = ] ? , ? [ ] ? , ? [ ] ? , ? [ ] ? , ? [ z y x y z z x z p x p z p z p z p x p y p z p y+ - - = ] ? , ? [ ] ? , ? [ z y x z p x p z p z p y+ = y z z y z x x z p p x z p x p z p p z y p z p y?] ? , [ ] ? , ?[ ?] ? , [ ] ? , ?[+ + + = y z x z p p x z p z p y?] ? , [ ] ? , ?[+ = y z y z x z x z p p x z p p z x p z p y p p yz? ?] , [ ?] ?, [ ?] , ?[ ] ?, ?[+ + + = y x p i x p i y?) ( ?) (η η+ - = ] ? ? [ x y p y p x i- =η z L i?η =

量子力学期中考试考试

量子力学期中考试试题物理常数：光速：8 1 2.99810c m s -=??；普朗克常数：34 6.62610 h J s -=??；玻尔兹曼常数： 231.38110/B k J K -=?；电子质量：319.10910e m kg -=?；碳原子质量：2612 2.00710C m u kg -==?；电子电荷：19 1.60210 e C -=? 一、填空题： 1、量子力学的基本特征是。 2、波函数的性质是。 3、1924年，德布洛意提出物质波概念，认为任何实物粒子，如电子、质子等，也具有波动性，对于具有一定动量p 的自由粒子，满足德布洛意关系：；假设电子由静止被150伏电压加速，求加速后电子的的物质波波长：（保留1位有效数字）；对宏观物体而言，其对应的德布洛意波波长极短，所以宏观物体的波动性很难被我们观察到，但最近发现介观系统（纳米尺度下的大分子）在低温下会显示出波动性。计算1K 时，60C 团簇（由60个C 原子构成的足球状分子）热运动所对应的物质波波长：_______________（保留2位有效数字）。 4.一粒子用波函数Φ(,) rt 描写,则在某个区域dV 内找到粒子的几率为。 5、线性谐振子的零点能为。 6、厄密算符的本征值必为。 7、氢原子能级n =5 的简并度为。 8、完全确定三维空间的自由粒子状态需要三个力学量，它们是。 9、测不准关系反映了微观粒子的。 10. 等人的实验验证了德布罗意波的存在。 11. 通常把称为束缚态。 12. 波函数满足的三个基本条件是：。 13.一维线性谐振子的本征能量与相应的本征函数分别为： 14．两力学量对易的说明：。 15. 坐标与动量的不确定关系是：。 16. 氢原子的本征函数一般可以写为：。 17. 何谓定态：。 1. 束缚态、非束缚态及相应能级的特点。 2. 简并、简并度。 3. 用球坐标表示，粒子波函数表为 ()?θψ,,r ，写出粒子在立体角Ωd 中被测到的几率。 4. 用球坐标表示，粒子波函数表为 ()?θψ,,r ，写出粒子在球壳()dr r r +,中被测到的几率。 5. 一粒子的波函数为()()z y x r ,,ψψ= ，写出粒子位于dx x x +~间的几率。 6. 写出一维谐振子的归一化波函数和能级表达式。 7. 写出三维无限深势阱 ?? ?∞<<<<<<=其余区域,0,0,0,0),,(c z b y a x z y x V 中粒子的能级和波函数。

量子力学试题及答案

2002级量子力学期末考试试题和答案 B 卷一、（共25分） 1、厄密算符的本征值和本征矢有什么特点？（4分） 2、什么样的状态是束缚态、简并态和偶宇称态？（6分） 3、全同玻色子的波函数有什么特点？并写出两个玻色子组成的全同粒子体系的波函数。（4分） 4、在一维情况下，求宇称算符P ?和坐标x 的共同本征函数。（6分） 5、简述测不准关系的主要内容，并写出时间t 和能量E 的测不准关系。（5分）二、（15分）已知厄密算符B A ?,?，满足1??22==B A ，且0????=+A B B A ，求 1、在A 表象中算符A ?、B ?的矩阵表示； 2、在A 表象中算符B ?的本征值和本征函数； 3、从A 表象到B 表象的幺正变换矩阵S 。三、（15分）线性谐振子在0=t 时处于状态 )21exp(3231)0,(2 2x x x ααπαψ-??????-=，其中 ημω α=，求 1、在0=t 时体系能量的取值几率和平均值。 2、0>t 时体系波函数和体系能量的取值几率及平均值四、（15分）当λ为一小量时，利用微扰论求矩阵

??? ?? ? ?++λλλλλλ23303220 21的本征值至λ的二次项，本征矢至λ的一次项。五、（10分）一体系由三个全同的玻色子组成, 玻色子之间无相互作用. 玻色子只有两个可能的单粒子态. 问体系可能的状态有几个? 它们的波函数怎样用单粒子波函数构成? 一、1、厄密算符的本征值是实数，本征矢是正交、归一和完备的。 2、在无穷远处为零的状态为束缚态；简并态是指一个本征值对应一个以上本征函数的情况；将波函数中坐标变量改变符号，若得到的新函数与原来的波函数相同，则称该波函数具有偶宇称。 3、全同玻色子的波函数是对称波函数。两个玻色子组成的全同粒子体系的波函数为： [])()()()(21 12212211q q q q S ????φ+= 4、宇称算符P ?和坐标x 的对易关系是：P x x P ?2],?[-=，将其代入测不准关系知，只有当0?=P x 时的状态才可能使P ?和x 同时具有确定值，由)()(x x -=δδ知，波函数)(x δ满足上述要求，所以)(x δ是算符P ?和x 的共同本征函数。 5、设F ?和G ?的对易关系k ?i F ?G ?G ?F ?=-，k 是一个算符或普通的数。以F 、G 和k 依次表示F ?、G ?和k 在态ψ中的平均值，令 F F ?F ?-=?，G G ?G ?-=?，则有 42 2 2 k )G ?()F ?(≥???，这个关系式称为测不准关系。时间t 和能量E 之间的测不准关系为： 2η ≥ ???E t 二、1、由于1?2=A ，所以算符A ?的本征值是1±，因为在A 表象中，算符A ?的矩阵是对角矩阵，所以，在A 表象中算符A ?的矩阵是：???? ??-=1001)(?A A

量子力学导论期末考试试题内含答案

量子力学试题(1)(2005) 姓名学号得分一. 简答题（每小题5分，共40分） 1. 一粒子的波函数为()()z y x r ,,ψψ= ，写出粒子位于dx x x +~间的几率。 2. 粒子在一维δ势阱 )0()()(>-=γδγx x V 中运动，波函数为)(x ψ，写出)(x ψ'的跃变条件。 3. 量子力学中，体系的任意态)(x ψ可用一组力学量完全集的共同本征态)(x n ψ展开： ∑=n n n x c x )()(ψψ，写出展开式系数n c 的表达式。 4. 给出如下对易关系： [][][] ?,? ,? ,===z x y z L L p x p z 5. 何谓几率流密度？写出几率流密度),(t r j 的表达式。 6. 一维运动中，哈密顿量)(22 x V m p H +=，求[][]?,?,==H p H x 7. 一质量为μ的粒子在一维无限深方势阱?? ?><∞<<=a x x a x x V 2,0, 20,0)( 中运动，写出其状态波函数和能级表达式。 8. 已知厄米算符A 、B 互相反对易：{}0,=+=BA AB B A ；b 是算符B 的本征态： b b b B =，本征值0≠b 。求在态b 中，算符A 的平均值。

二. 计算和证明题 1. 设粒子限制在长、宽、高分别为c b a ,,的箱内运动，试用量子化条件求粒子能量的可能取值。 2. 考虑如下一维波函数：0/0()n x x x x A e x ψ-?? = ??? ，其中0,,A n x 为已知常数。利用薛定谔方程求位势()V x 和能量E 。对于它们，该波函数为一本征函数（已知当,()0x V x →∞→）。 3.一质量为m 的粒子沿x 正方向以能量E 向0=x 处的势阶运动。当0≤x 时，该势为0；当0>x 时，该势为 E 4 3 。问在0=x 处粒子被反射的的几率多大？（15分） 0 X 4.设粒子处于()?θ,lm Y 状态下， 1)证明在的本征态下，0==y x L L 。（提示：利用x y z z y L i L L L L =-， []y L i =-=z x x z x z L L L L L ,L 求平均。） 2)求()2 x L ?和() 2 y L ? (附加题)5. 设),(p x F 是p x ,的整函数，证明 [][]F , F,,p i F x x i F p ?? =??-= 整函数是指),(p x F 可以展开成∑∞ ==0 ,),(n m n m mn p x C p x F 。

2011量子力学期末考试题目

量子力学期末考试试卷及答案集复习过程

量子力学期末考试题解答题

《大学物理aii》作业 no08 量子力学基出 参考解答

2014-2015量子力学期中试卷(A)——含答案及评分标准

量子力学期末考试试卷及答案集

量子力学习题集及答案

量子力学期末考试试卷及答案集

量子力学期末考试试卷及答案

结构化学练习之量子力学基础习题附参考答案

2011量子力学期末考试题目

清华大学《大学物理》习题库试题及答案__10_量子力学习题

量子力学期末考试试题和答案A

量子力学试题2008年含答案

量子力学期中考试考试

最新大学物理-量子力学基础习题思考题及答案

量子力学试题及答案

量子力学导论期末考试试题内含答案

《大学物理aii》作业 no08 量子力学基出参考解答