??AL?2?B?2cos(2?),式中A和B均为常数,且A??B,L?2是角动量平方算符。试H用一级微扰论计算系统的p能级(l=1)的分裂,并算出微扰后的零级近似波函数。
46.(3、10)对于一维谐振子,取基态试探波函数形式为e??x,?为参数。用变分法求基态能量,并与严格解进行比较。
47. (3、10)一维无限深势阱加上如图所示的微扰, 则 势函数为
2?V0?x(V0为小量)0?x?aV(x)??a
?x?0或x?a??V0 试用微扰论求基态能量本和波函数至一级近似。
48. (10)氢原子处于基态:沿z方向加一个均匀弱电场?,视电场为微扰。求电场作用后的基态波函
数(一级近似),能级(二级近似),平均电矩和电极化系数(不考虑自旋)。
Ax(A?0)x?0?49.(10)考虑体系H?T?V(x),且V(x)?{,
?x?02b??x2a. 利用变分法,取试探波函数为?1(x)?()1/2e2b,求基态能量上限;
2b.我们知道,如试探波函数为?2(x)?(1b?)1/22x2b2,则基态能量上限为eb?x2811/3A2h21/3E2?()()。对这两个基态的能量上限,你能接受哪一个?为什么?
4?m50.(10)以?数。 已知
?e??x?2为变分函数, 式中?为变分参数, 试用变分法求一维谐振子的基态能量和波函
?0x2nexp??x2dx???1?3? ??(?2n?1)? n?12n?12a51.(10)质量为?的粒子在一维势场V(z)????,z?0中运动,式中G?0。
?Gz,z?0 (1)用变分法计算基态能量时,在z?0区域内的试探波函数应取下列波函数中的哪一个?为什
么?
(a)z??z2,(2)算出基态能量。
(b)e??z,?2(c)ze??z,(d)sin?z
[提示:必要时可利用积分公式:ze0?n??zdz?n!] ?n?1??,52.(10)质量为 m 的的粒子在势场 V(x)??2?Cx,x?0x?0(C?0) 中运动。
(1) 用变分法估算粒子基态能量,试探波函数取?(x)?Axe??x,?为变分参量。 (2) 它是解的上限,还是下限?将它同精确解比较。
(附:积分公式
?0?xne??xdx?n!) an?1??53.(10)(1)设氢原子处于沿z方向的均匀静磁场B?Bk中,不考虑自旋,在弱磁场下,求n?2????能级的分裂情况;(2)如果沿z方向不仅有静磁场B?Bk,还有均匀静电场E??0k,再用微
扰方法求n?2能级的分裂情况(取到一级近似,必要时可以利用矩阵元
?200|z|210???3a)。
54.(11)设体系的Hamilton量为H???????10??,频率?是实常数。 ??01? (1)求体系能量的本征值和本征函数;
1?1?? (2)如果t?0时体系处于?i??状态,求t?0时体系所处的状态; 2??(3)如果t?0时体系处于基态,当一个小的与t有关的微扰H'?e?t??在t?0时加上后,求t??时体系跃迁的激发态的几率
55.(11)设|n?(n?1,2,3,?)为一维谐振子的能量本征函数,且已知
?0??? ???0?x|n???1?n?1n|n?1??|n?1???,????22?m? ?(1) 求?m|x2|n?;
2?2kt(2) 设该谐振子在t?0时处于基态|0?,并开始受微扰H'?xe的作用。求经过充分长时
间(t??)以后体系跃迁到|2?态的几率
56. (11)中微子振荡实验发现:电子中微子可以转变为缪子中微子。我们用波函数1表示电子中微
子,2表示缪子中微子,用非对角项不为零的2?2矩阵表示哈密顿量,计算表明中微子将在电
子中微子态1和缪子中微子态2间振荡。假设:1???,2???,中微子波函数可表示
?1??0??0??1???g?为:??a1?b2,a?b?1,中微子哈密顿量的矩阵表示:H???,其中?和gg???22都是实数;波函数随时间的演化满足薛定谔方程:H??i?(1)中微子哈密顿的本征方程是Hd? dt????,求对应本征值和归一化本征矢量;
(2)假设t?0时,全部是电子中微子:?(0)?1;证明t?t时,中微子波函数是
?(t)?ei?t??gt???cos()?;
???gt???isin()?????(3)求t?t时电子中微子转变为缪子中微子的几率
57. (11)基态氢原子处于平行板电场中,若电场是均匀的且随时间按指数下降,即
当t?0?0, ??? ?t/?当t?0(?为大于零的参数)??0e, 求经过长时间后氢原子处在2p态的几率。
58.(11)一个定域(空间位置不动)的电子处于z方向强磁场Bz中,自旋朝下(z轴负方向)。此时加上一个y方向交变弱磁场Bycos(?t),其频率?可调。自旋朝上与朝下的能量差可写成??0。在?0????1的条件下,用微扰方法求出很短时间?后粒子自旋朝上的几率。 59.(12)带有电荷q的一维谐振子在光照下发生跃迁。 (1)给出电偶极跃迁的选择定则;
(2)设照射光的强度为I(?),计算振子由基态到第一激发态的跃迁速率(如必要,可利用递推公式x?n(x)??1?nn?1?(x)??(x)。 ??进行计算)n?1n?1??22?60.(12)质量为?的高能粒子被中心力势V(r)?Ae?r2/a2(A?0,a?0)散射,求散射微分截面
?(?)和总截面?t。
61.(12)用玻恩近似法求粒子在势能U[提示:必要时可用积分公式
?r???U0e?r/a,a?0,时的微分散射截面。
2mn222,m?0] (m?n)?,入射粒子质量为?,r??0xe?mxsinnxdx?62.(12)试用玻恩近似公式计算库仑散射的微分截面?(?),库仑势为V(r)??速度为v,?为实数。[提示:必要时可用积分公式:sinqrdr?0?1] q