量子力学练习题

2019-03-16 13:22

一. 填空题

1.量子力学的最早创始人是 ,他的主要贡献是于 1900 年提出了 假设,解决了 的问题。

2.按照德布罗意公式 ,质量为?1,?2的两粒子,若德布罗意波长同为?,则它们的动量比p1:p2= 1:1;能量比E1:E2= 。

3.用分辨率为1微米的显微镜观察自由电子的德布罗意波长,若电子的能量E=

32kT(k为

玻尔兹曼常数),要能看到它的德布罗意波长,则电子所处的最高温度Tmax= 。

4.阱宽为a的一维无限深势阱,阱宽扩大1倍,粒子质量缩小1倍,则能级间距将扩大(缩小) ;若坐标系原点取在阱中心,而阱宽仍为a,质量仍为?,则第n个能级的能

2an?xa量En= ,相应的波函数?n(x)??和 。

n?sin?0?x?a?5.处于态?311的氢原子,在此态中测量能量、角动量的大小,角动量的z分量的值分别为E=

13.632eV??1.51eV;L= ;Lz=?,轨道磁矩Mz= 。

6.两个全同粒子组成的体系,单粒子量子态为?k(q),当它们是玻色子时波函数为

?s(q1,q2)= ;玻色体系

为费米子时

?A(q1,q2)? ;费米体系

7.非简并定态微扰理论中求能量和波函数近似值的公式是

En=En?0????Hmn?0?n?m?n?Hmn22?E00n?Em??,

?0?m0??n(x) = ?其中微扰矩阵元

Hmn=??'??m?n?Hmn?E0n?Em????,

?0?m???H?0?nd?;

H'nn表示的物理意义是 。该方法的适用条件是

本征值, 。

8.在S2和S2的共同表象中,泡利矩阵的表示式为??yx? ,

? ,?z? 。

9.玻磁子MB与电子质量?、电荷e、光速c普朗克常数h的联系是MB= ;数值为MB= 。 11.普朗克常数h的数值为 单位是 。 12.德布罗意关系式为E= 和p? 。

13.被V伏电位差加速后,自由电子德布罗意波长的计算公式为?? ,当V=150伏时?? 。 14.薛定谔(Schr?dinger)方程为 ,定态薛定谔方程为 ,定态波函数为 。

?15.几率流密度矢量J? ,几率守恒定律的公式是 。

16.量子力学中表示力学量的算符是 ,它们的本征函数组成 。

?????17.若两个力学量A、B的对易关系式为[A、B]=ik,则测不准关系的严格表示为 。

18.波恩对波函数的统计解释(量子力学的基本原理之一)是: 。

19.波函数的标准条件是: 。

20.两个光子在一定条件下可以转化为正负电子对,如果两光子能量相等,问要实现这个条件,光子的波长最大是 。

21、单粒子Schrodinger方程是 。 22、量子力学中的波函数的正统诠释是 。

23、设一电子为电势差V所加速,最后打在靶子上。若电子的动能完全转化为一个光子,

0?加速电子所需的电势差的表达式为 这光子相应的光波波长为5000A的可见光时,加速电势差V= 伏特。

25、量子力学中的本征值问题是 。 29、Planck的量子假说揭示了微观粒子能量的 特性,Einstein的光量子假说揭示

了光的 性,Bohr的氢原子理论解决了经典电磁场理论和原子的 之间的矛盾,解决了 的起源问题。

30、力学量算符必须是 算符,以保证它的本征值为 。对一个量子体系进行某一力学量的测量值肯定是该力学量的 当中的某一个,测量结果一般来说是不确定的,除非体系处于该力学量的某一 。测量结果的不确定性来源于 。两个力学量同时具有确定值的条件是两个力学量算符

32、在量子力学中,体系的量子态用Hilbert空间中的 来描述,而力学量用 描述。力学量算符必为 算符,以保证其 为实数。当对体系进行某一力学量的测验时,测量结果一般来说是不确定的。测量结果的不确定性来源于 。

33、在量子力学中,一个力学量是否是守恒量只决定于 的性质,也就是说,决定于该力学量是否与体系的 对易,而与体系的 无关。一个力学量是否具有确定值,只决定与体系的 ,也就是说,决定于体系是否处于该力学量的 ,无论该力学量是否是守恒量。

35、定态波函数是 。

36、力学量的平均值公式是 , , 。 37、含时Schrodinger方程; 。

单粒子定态Schrodinger方程 。 38.对全同性原理回答下列问题。

① 全同性原理的表述是: 。

② 全同性原理对全同粒子体系波函数要求是: 。 ③全同性原理与泡利原理的关系 。 39、计算粒子的德布罗意波的波长用公式()计算.

能量为0.1电子伏,质量为1克的质子;德布罗意波的波长?= 。 温度T=1K时,具有动能E?32KT(k为玻尔兹曼常数)的氦原子德布罗意波的波长

?= 。

ikx

40、自由粒子平面波函数ψ(x)=ce的动量不确定度Δp= ,坐标不确定度Δx

= 。

41、波函数ψ(x)=coskx是否自由粒子的能量本征态?答: 。如果是,能量本征值是 。该波函数是否动量本征态?答: ,因为 。

??42、设A,B是两个互为不对易的厄米算符。在下列算符

???????(1)AB ; (2)AB-BA (3)A (4)AB+BA 中,算符 和 的本征值必为实数。

44、设一个二能级体系的两个能量本征值分别为E1 和E2,相应的本征矢量为 |n1 > 和 |n12 > 。则在能量表象中,体系Hamilton量的矩阵表示是 ,体系的可能状态是 ,在各可能状态下,能量的可能测值是 ,相应的几率是 。 45、按照德布罗意公式 ;质量为?1,?2两粒子,若德布罗意波长同为λ,则它们的动量比p1:p2= ;能量比E1:E2= ;若粒子速度为V=0.9c,照相对论公式计算,其德布罗波长?= 。

46、阱宽为a的一维无限深势阱,阱宽扩大1倍,粒子质量缩小1倍,则能级间距将扩大(缩

小) 倍;若坐标系原点取在阱中心,而阱宽仍为a,质量仍为?,则第n个

能级的能量 En= ;相应的波函数?n(x)= 。

'2

????47、两个全同粒子组成的体系,单粒子量子态为?k(q),当它们是玻色子时波函数为

?s(q1,q2)= ,为费色子时?A(q1,q2)= 。

48、微观粒子的能量E和动量P与相联系的波的频率?和波长?的关系是 。

49、与自由粒子相联系的波是 ,并写出表达式?= 。

?表示力学量F,那么当体系处于F?的本征态时,力学量有 ,这个值50、如果算符F?在本征态中的 。 就是F答案

1.量子力学的最早创始人是 普朗克 ,他的主要贡献是于 1900 年提出了 能量量子化 假设,解决了黑体辐射 的问题。 2.按照德布罗意公式??h?,p?h?,质量为?1,?2的两粒子,若德布罗意波长同

为?,则它们的动量比p1:p2= 1:1 。

3.用分辨率为1微米的显微镜观察自由电子的德布罗意波长,若电子的能量E=

32kT(k为

玻尔兹曼常数),要能看到它的德布罗意波长,则电子所处的最高温度1?h??2Tmax=???10K。

3?k???24.阱宽为a的一维无限深势阱,阱宽扩大1倍,粒子质量缩小1倍,则能级间距将扩大(缩小) 缩小1倍;若坐标系原点取在阱中心,而阱宽仍为a,质量仍为?,则第n个能级的能

En=

2an??/2?a2222n?1,2,3?,相应的波函数

?n(x)??n?sn?xina?0?x?a?和?n?0?x?0,x?a?。

5.处于态?311的氢原子,在此态中测量能量、角动量的大小,角动量的z分量的值分别为E=

13.632eV??1.51eV;L=2?;Lz=?,轨道磁矩Mz=MB。

6.两个全同粒子组成的体系,单粒子量子态为?k(q),当它们是玻色子时波函数为

?s(q1,q2)=

12??k1?q1??k2?q2???k1?q2??k2?q1??玻色体系;

为费米子时

?A(q1,q2)? 12??k1?q1??k2?q2???k1?q2??k2?q1??费米体系

7.非简并定态微扰理论中求能量和波函数近似值的公式是

En=En?0????Hmn?m?n?Hmn2?E0n?Em??,

0??n(x) = ?其中微扰矩阵元

'?0?n??m?n?Hmn?0?n2?E0n?Em?0??0?m??,

Hmn=???0?m???Hd?;

'Hmn表示的物理意义是 在未受微扰体系中,H?的平均值 。该方法的适??0?的本征值, E?0? 非简并,H?很小。 用条件是 定态、Hn8.在S和S2的共同表象中,泡利矩阵的表示式为??y2

x? ,? ,?z? 。

?x?01????10?????y?0???i??i??0???z?10????0?1?? ??9.玻磁子MB与电子质量?、电荷e、光速c普朗克常数h的联系是MB= ;数值为MB= 。

MB?e?2?c,MB?9.27?10?27J?T?1。

11. 6.6255(9)×10-34 焦耳.秒

?h??12. E=???h? p??k?n。

?

13. ??12.25?A ?? 1A vih???t???2????u(r,t)?i?214.

, ??2????u(r)??E?2,

?(r,t)??(r)e?Et。

?i?15. J?[???2?*????],

*???t????j?0。

16. 线性厄密算符 , 完全系

2?2?2k17.(?A)?(?B)?

418. 波函数在空间某一点的强度(振幅绝对值的平方)和在该点找到粒子的几率成比例 。 19.有限性、连续性、单值性 。 20.0.024A 。

??2????2??????Vr??r,t? 21、单粒子Schrodinger方程i???r,t??????t?2m??


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