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量子物理基础--习题

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第六部分量子物理基础习题

第六部分量子物理基础习题

第六部分 量子物理基础 习题：1.从普朗克公式推导斯特藩玻尔兹曼定律。

（提示：15143π=-⎰∞dx e xx）解：λλπλλλd e hc d T M T M T k hc⎰⎰∞-∞-==52000112),()(令x Tk hc =λ，则dx kTxhc d 2-=λ，所以442545034234025252015212)(11)(2112)(TTch kdxexTc h k dxkTxhc e hckTx hc d e hc T M xxT k hcσπππλλπλ=⋅⋅=-=--=-=⎰⎰⎰∞∞∞-证毕。

2.实验测得太阳辐射波谱中峰值波长nm m 490=λ，试估算太阳的表面温度。

解：由维恩位移定律b T m =λ得到K bT m3931091.51049010897.2⨯⨯⨯==--＝λ3.波长为450nm 的单色光射到纯钠的表面上（钠的逸出功A ＝2.29eV ），求： （1）这种光的光子能量和动量； （2）光电子逸出钠表面时的动能。

解：（1） 2.76eV J 1042.4104501031063.6199834＝＝－－⨯⨯⨯⨯⨯===-λhchv Es m /kg 1047.1104501063.6hp 27934⋅⨯⨯⨯--－＝＝＝λ（2）由爱因斯坦光电效应方程，得光电子的初动能为eV A hv E k 47.029.276.2=-=-=4.铝的逸出功是4.2eV ，现用波长nm 200=λ的紫外光照射铝表面。

试求： （1）发射的光电子的最大动能； （2）截止电压； （3）铝的红限频率。

解：（1）由光电效应方程得光电子的最大动能为J 102.3106.12.4102001031063.619199834－－－－＝⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=-=A hcA hv E k λ（2）截止电压V 0.2106.1102.319190＝－－⨯⨯==eE V k（3）红限频率Hz 1001.11063.6106.12.41534190⨯=⨯⨯⨯==-－hA v5.在一次康普顿散射中，传递给电子的最大能量为MeV E 045.0=∆，试求入射光子的波长。

量子力学基础试题及答案

量子力学基础试题及答案

量子力学基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 量子力学中，物质的波粒二象性是由哪位科学家提出的？A. 爱因斯坦B. 普朗克C. 德布罗意D. 海森堡答案：C2. 量子力学的基本原理之一是不确定性原理，该原理是由哪位科学家提出的？A. 玻尔B. 薛定谔C. 海森堡D. 狄拉克答案：C3. 量子力学中，描述粒子状态的数学对象是：A. 波函数B. 概率密度C. 动量D. 能量答案：A4. 量子力学中，哪个方程是描述粒子的波动性质的基本方程？A. 薛定谔方程B. 麦克斯韦方程C. 牛顿第二定律D. 相对论方程答案：A5. 量子力学中，哪个原理说明了粒子的波函数在测量后会坍缩到一个特定的状态？A. 叠加原理B. 波函数坍缩原理C. 不确定性原理D. 泡利不相容原理答案：B二、填空题（每题3分，共15分）1. 在量子力学中，粒子的动量和位置不能同时被精确测量，这一现象被称为______。

答案：不确定性原理2. 量子力学中的波函数必须满足______条件，以确保物理量的概率解释是合理的。

答案：归一化3. 量子力学中的粒子状态可以用______来描述，它是一个复数函数。

答案：波函数4. 量子力学中的______方程是描述非相对论性粒子的波函数随时间演化的基本方程。

答案：薛定谔5. 量子力学中的______原理表明，不可能同时精确地知道粒子的位置和动量。

答案：不确定性三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述量子力学与经典力学的主要区别。

答案：量子力学与经典力学的主要区别在于，量子力学描述的是微观粒子的行为，它引入了波粒二象性、不确定性原理和量子叠加等概念，而经典力学主要描述宏观物体的运动，遵循牛顿力学的确定性规律。

2. 描述量子力学中的波函数坍缩现象。

答案：波函数坍缩是指在量子力学中，当对一个量子系统进行测量时，系统的波函数会从一个叠加态突然转变到一个特定的本征态，这个过程是不可逆的，并且与测量过程有关。

第一章 量子力学基础 例题与习题

第一章 量子力学基础 例题与习题

第一章量子力学基础例题与习题一、练习题1．立方势箱中的粒子，具有的状态量子数，是A． 211 B． 231 C． 222 D． 213。

解：(C)。

2．处于状态的一维势箱中的粒子，出现在处的概率是多少？A．B．C．D．E．题目提法不妥，以上四个答案都不对。

解：(E)。

3．计算能量为100eV光子、自由电子、质量为300g小球的波长。

( )解：光子波长自由电子300g小球。

4．根据测不准关系说明束缚在0到a范围内活动的一维势箱中粒子的零点能效应。

解：。

5．链状共轭分子在波长方向460nm处出现第一个强吸收峰，试按一维势箱模型估计该分子的长度。

解：6．设体系处于状态中，角动量和有无定值。

其值是多少？若无，求其平均值。

解：角动量角动量平均值7．函数是不是一维势箱中粒子的一种可能的状态？如果是，其能量有没有确定值？如有，其值是多少？如果没有确定值，其平均值是多少？解：可能存在状态，能量没有确定值，8．求下列体系基态的多重性。

(2s+1) (1)二维方势箱中的9个电子。

(2)二维势箱中的10个电子。

(3)三维方势箱中的11个电子。

解：(1)2，(2)3，(3)4。

9．在0－a间运动的一维势箱中粒子，证明它在区域内出现的几率。

当，几率P怎样变？解：10．在长度l的一维势箱中运动的粒子，处于量子数n的状态。

求 (1)在箱的左端1/4区域内找到粒子的几率？(2)n为何值，上述的几率最大？(3)，此几率的极限是多少？(4)(3)中说明什么？解：11．一含K个碳原子的直链共轭烯烃，相邻两碳原子的距离为a，其中大π键上的电子可视为位于两端碳原子间的一维箱中运动。

取l＝(K－1)a，若处于基组态中一个π电子跃迁到高能级，求伴随这一跃迁所吸收到光子的最长波长是多少？解：12．写出一个被束缚在半径为a的圆周上运动的质量为m的粒子的薛定锷方程，求其解。

解：13．在什么条件下?解：14．已知一维运动的薛定锷方程为：。

和是属于同一本征值得本征函数，证明常数。

大学物理 第16章量子力学基本原理-例题及练习题

大学物理 第16章量子力学基本原理-例题及练习题
2( 2k + 1) ( k = 0,1,2......)
∴ n = 2,6,10...... 时概率密度最大
nhπ 6 × 10 = =1时 (3) n=1时： E = =1 2mL L
2 2 2 2 2 −38
A 例题3 例题3 设粒子沿 x 方向运动，其波函数为 ψ ( x ) = 方向运动， 1 + ix
( n = 1,2,3,...)
E n=4
p2 E = 2m p= nπh nh 2 mE = = a 2a
n=3 n=2 n=1
h 2a λ= = p n
二者是一致的。 二者是一致的。
( n = 1, 2, 3,...)
o a
x
例题2 粒子质量为m, 在宽度为L的一维无限 的一维无限深势 例题2 P516例1：粒子质量为m, 在宽度为 的一维无限深势 中运动，试求( 粒子在0 阱中运动，试求(1)粒子在0≤x≤L/4区间出现的概率。并 ≤ / 区间出现的概率。 求粒子处于n=1 状态的概率。 在哪些量子态上， 求粒子处于 1和n=∞状态的概率。(2)在哪些量子态上， 状态的概率 (2)在哪些量子态上 Ｌ/4处的概率密度最大？(3)求n=1时粒子的能量 补充 。 /4处的概率密度最大 (3)求 =1时粒子的能量(补充 处的概率密度最大？ =1时粒子的能量 补充)。 2 nπ x 由题得： 解:(1) 由题得： 概率密度 |ψ | = sin
2 2 2 2 0
2
2
2
2
0
0
k
0
2
2
2 k
0
k
k
k
0
h ∴λ = = p
hc 2E m c + E
2 k 0

量子物理基础习题

量子物理基础习题

17-1 在加热黑体过程中，其单色辐出度的峰值波长是由μm 69.0变化到μm 50.0，求总辐出度改变为原来的多少倍？解：由 4)(T T M B σ=，b T m =λ 得 63.3)5.069.0()()()(442112===m m B B T M T M λλ17-2解：（1）m 10898.21010898.21073--⨯=⨯==T b m λ （2）J 1086.610898.21031063.61610834---⨯=⨯⨯⨯⨯===λνch h E 17-3解：（1）4)(T T M B σ=，K 17001067.5001.0/6.473)(484=⨯==-σT M T B（2）m 1070.1170010898.263--⨯=⨯==T b m λ （3）162)()()(441212===T T T M T M B B ，2612W/m 10578.7001.06.47316)(16)(⨯=⨯==T M T M B B17-4 钾的光电效应红限波长为μm 62.00=λ。

求：(1)钾的逸出功；(2)在波长nm 330=λ的紫外光照射下，钾的截止电压。

解：（1）eV 2J 1021.31062.01031063.61968340=⨯=⨯⨯⨯⨯===---λνch h A （2）A h mv eU a -==ν221 V 76.11060.11021.3103301031063.619199834=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=-=----eA ch eA h U a λν17-5 铝的逸出功为eV 2.4。

今用波长为nm 200的紫外光照射到铝表面上，发射的光电子的最大初动能为多少？截止电压为多大？铝的红限波长是多大？解：（1）eV 2J 1023.3106.12.4102001031063.621191998342≈⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=-=----A c h A h mv λν （2）221mv eU a =，V 2eV2==eU a （3）Hz 10014.11063.6106.12.41534190⨯=⨯⨯⨯==--h A νnm 296m 1096.210014.1103715800=⨯=⨯⨯==-νλc17-6 在光电效应实验中，对某金属，当入射光频率为Hz 102.215⨯时，截止电压为V 6.6，入射光频率为Hz 106.415⨯时，截止电压为V 5.16。

量子物理基础参考答案(改)

量子物理基础参考答案(改)

量子物理基础参考答案一、选择题参考答案：1. D ；2. D ；3. D ；4. C ；5. D ；6. C ；7. C ；8. A ；9. A ；10. D ；11. D ；12. C ；13. C ；14. A ；15. D ；16. E ；17. C ；18. C ；19. B ；20. A ；21. D ；22. C ；23. B ；24. B ；25. A ；26. C ；27. D ；28. A ；29. A ；30. D ；31. C ；32. B ；33. C ；34. C ；35. C ；36. D ；37. C ；38. D ；39. A ；40.D二、填空题参考答案：1、J 261063.6-⨯，1341021.2--⋅⋅⨯s m kg2、>，>3、14105⨯，24、V 45.1，151014.7-⋅⨯s m5、θφcos cos P c v h c hv+'=6、2sin 2sin 2212ϕϕ7、π，︒08、定态，（角动量）量子化，跃迁9、（1）4 , 1 （2）4 ,310、10 ,311、6.13 , 4.312、913、1:1, 1:414、122U em he15、m 101045.1-⨯, m 291063.6-⨯16、231033.1-⨯， 不能17、241063.6-⨯18、≥19、（1）粒子在t 时刻在()z y x ,,处出现的概率密度；（2）单值、有限、连续；（3）12*=ψ=ψψ⎰⎰⎰⎰dxdydz dV V20、不变 21、a x n a π2sin 2， dx a x n a a π230sin 2⎰三、计算题参考答案：1、分析 光子的能量、动量和质量与波长的关系为c h cE m h c E p hc E λλλ=====2 解： 利用上面的公式，当nm 001.0 nm,20 nm,1500=λ时，分别有 J 1099.1 J,1097.9 J,1033.1131919---⨯⨯⨯=Em/s kg 1063.6 m/s,kg 1031.3 m/s,kg 1043.4222628⋅⨯⋅⨯⋅⨯=---p kg 1021.2kg,1010.1kg,1048.1303436---⨯⨯⨯=m2、解： 由光电效应方程可得V 45.1=-=eW h U a ν m/s 1014.725max ⨯==meU a v3、解： 康普顿散射公式得散射光的波长为2sin 22sin 22C 0200ϕλλϕλλ+=+=c m h 其中m 1043.212C -⨯=λ，则当︒︒︒=90 ,60 ,30ϕ时，代入上式得波长分别为 nm 0074.0nm,0062.0nm,0053.0=λ4、解： 氢原子从基态1=f n 激发到3=i n 的能级需要的能量为eV 1.12Δ13=-=E E E对应于从3=i n 的激发态跃迁到基态1=f n 的三条谱线的光子能量和频率分别为 Hz 1092.2eV 1.12 :1315⨯===→=νE n n f iHz 1046.2eV 2.10 Hz1056.4eV 89.1 :12315221411⨯==⨯===→=→=ννE E n n n f i5、解： 经电场加速后，电子的动量为meU p 2=根据德布罗意关系，有m 1023.111-⨯==Ph λ6、解： 一维无限深阱中概率密度函数（定态）为)2cos 1(1sin 2)(*)()(2ax n a a x n a x x x ππψψρ-=== 当12cos -=a x n π时，即 ,212,,.23,2212a nk n a n a a n k x +=+=时，发现粒子的概率最大．当∞→n 时，趋近于经典结果．7、解：分析 在一维无限深井区间],[21x x 发现粒子的概率为 ⎰=21d )(*)(x x x x x P ψψ 在区间]43,0[a 发现粒子的概率为 909.0d sin 2d )(*)(4302430===⎰⎰a ax ax a x x x P πψψ。

量子物理试题及答案

量子物理试题及答案

量子物理试题及答案1. 请解释普朗克常数在量子力学中的作用。

答案：普朗克常数是量子力学中一个基本常数，它标志着能量与频率之间的联系。

在量子力学中，普朗克常数用于描述粒子的能量量子化，即粒子的能量只能以普朗克常数的整数倍进行变化。

2. 描述海森堡不确定性原理。

答案：海森堡不确定性原理指出，粒子的位置和动量不能同时被精确测量。

具体来说，粒子的位置不确定性与动量不确定性的乘积至少等于普朗克常数除以2π。

3. 什么是波函数坍缩？答案：波函数坍缩是指在量子力学中，当进行测量时，系统从一个不确定的量子态（波函数描述的状态）转变为一个确定的经典态的过程。

4. 简述薛定谔的猫思想实验。

答案：薛定谔的猫是一个思想实验，用来说明量子力学中的超位置原理。

在这个实验中，一只猫被放置在一个封闭的盒子里，盒子内还有一个装有毒气的瓶子和一个放射性原子。

如果原子衰变，毒气瓶就会打开，猫就会被毒死。

在没有观察之前，猫处于既死又活的超位置状态。

只有当观察者打开盒子时，猫的状态才会坍缩为一个确定的状态。

5. 什么是量子纠缠？答案：量子纠缠是量子力学中的一种现象，指的是两个或多个粒子之间存在一种特殊的关联，使得即使它们相隔很远，一个粒子的状态也会立即影响到另一个粒子的状态。

6. 解释泡利不相容原理。

答案：泡利不相容原理指出，在同一个原子内，两个电子不能具有相同的四个量子数（主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数）。

这个原理解释了原子的电子排布和元素周期表的结构。

7. 描述量子隧穿效应。

答案：量子隧穿效应是指粒子能够穿越一个在经典物理学中不可能穿越的势垒。

这种现象是由于量子力学中的波函数具有非零的概率在势垒的另一侧存在，即使粒子的能量低于势垒的高度。

8. 什么是量子比特？答案：量子比特，又称为量子位，是量子计算中的基本信息单位。

与经典比特不同，量子比特可以处于0和1的叠加态，这使得量子计算机能够同时处理大量信息。

9. 简述狄拉克方程。

量子力学习题课

量子力学习题课

1.已知粒子在无限深势阱中运动，其波函数为
( x) 2 / a sin(x / a)
求发现粒子的概率为最大的位置．
(0 ≤x ≤a)
理学院
黄玉
第一章 波粒二象性 发现粒子的概率
量子物理学基础
( x) 2 / a sin 2 (x / a )
概率最大的位置对应
d d 2 ( x) (2 / a sin 2 (x / a)) 0 dx dx
m=1，赖曼系
m=2，巴耳末系（可见光）
m=3，帕邢系 （1）定态假设 玻尔理论
En Em （2）跃迁假设： h
（3）角动量量子化假设
L n
n 1,2,3
理论计算
理学院 黄玉
4 o n 2 2 2 10 rn n r ( n 1 , 2 , 3 , ) r 0 . 529 10 m 1 1 2 me
理学院 黄玉
第一章 波粒二象性
量子物理学基础
20.设康普顿效应中入射X射线(伦琴射线)的波长 =0.700 Å，散射的X射线与入射的X射线垂直，求： (1) 反冲电子的动能EK． (2) 反冲电子运动的动量及动量方向与入射的X射线之间的 夹角．
理学院
黄玉
量子物理学基础 第一章 波粒二象性 解：令、p 和 p 、 分别为入射与散射光子的动量
理学院
黄玉
第一章 波粒二象性
量子物理学基础
（1） 定态假设：原子处于一系列不连续稳定态。电子只 能在一定轨道上作圆周运动，且不辐射 能量。 （2） 角动量量子化假设：电子绕核作圆周运动的轨道只 能取决于
PL n
n 1,2,3
（3）跃迁假设：原子从一稳定态过度到另一稳定态吸收 或发出单色电磁辐射。即由光子假说和 能量守恒定律有 En Em h

2024高考物理量子物理学专题练习题及答案

2024高考物理量子物理学专题练习题及答案

2024高考物理量子物理学专题练习题及答案一、选择题1. 下列说法正确的是：A. 电子云中的电子运动呈连续轨道。

B. 电子在原子核周围的轨道上运动速度是恒定的。

C. 电子在原子核周围的轨道上运动具有不确定性。

D. 电子在原子核周围的轨道上运动具有确定的轨迹。

答案：C2. 根据波粒二象性原理，下列说法正确的是：A. 波动性只存在于光学现象中。

B. 微观粒子既具有波动性又具有粒子性。

C. 微观粒子只具有波动性，不具有粒子性。

D. 微观粒子只具有粒子性，不具有波动性。

答案：B3. 某氢原子的能级为-13.6电子伏特，当电子从第3能级跃迁到第2能级时，所辐射的光子的能量为：A. 10.2电子伏特B. 12.1电子伏特C. 1.89电子伏特D. 2.04电子伏特答案：D二、填空题1. 根据不确定性原理，测量一个粒子的位置和动量越准确，就会越大地影响到它的 _______。

答案：状态2. 量子力学中，电子在原子内的运动状态由 _______ 表示。

答案：波函数3. 量子力学中，电子的能级用 _______ 表示。

答案：量子数三、简答题1. 什么是量子力学？请简述其基本原理。

答：量子力学是描述微观粒子行为的物理理论。

其基本原理包括波粒二象性原理和不确定性原理。

波粒二象性原理指出微观粒子既具有波动性又具有粒子性，可以用波函数来描述其运动状态。

不确定性原理指出无法同时准确地确定粒子的位置和动量，测量一个物理量会对另一个物理量产生不可忽略的影响。

2. 请简述量子力学中的量子力学态和测量问题。

答：量子力学态是用波函数表示的一种描述微观粒子运动状态的数学表示。

波函数包含了粒子的位置信息和概率分布。

在量子力学中，测量问题指的是测量粒子的某个物理量时，由于波粒二象性原理和不确定性原理的存在，测量结果只能是一系列可能的取值，并且每个取值的概率由波函数给出。

四、综合题某物理学家正在研究一个单电子系统，该系统可以用简化的一维势场模型来描述。

物理学(王铭)量子基础习题解答

物理学(王铭)量子基础习题解答
解
A
粒子带两个正电荷，质量为4，就是He核。
一、选择题 4. 关于不确定关系 有以下几种理解： (1) 粒子的动量不可能确定。 (2) 粒子的坐标不可能确定。 (3) 粒子的动量和坐标不可能同时确定。 (4) 不确定关系不仅适用于电子和光子，也适用于其它粒子。 其中正确的是： [ ] (A) (1)、(2) (B) (2)、(4) (C) (3)、(4) (D) (4)、(1)
解
概率密度
单值、连续、有限
三、计算题 1. 如图所示，一电子以初速度v0=6.0×106m/s逆着场强方向飞入电场强度为E = 500Vm-1的均匀电场中，问该电子在电场中要飞行多长距离d，可使得电子的德布罗意波长达到=1Å。(飞行过程中，电子的质量认为不变，即为静止质量me = 9.11×10-31kg ，基本电荷e = 1.60×10-19C )
解
3.29 1021J
由德布罗意波长可得粒子的动量，在求动能。
填充题 静质量为me的电子，经电势差U12为的静电场加速后，若不考虑相对论效应，电子的德布罗意波长＝ 。。
解
用德布罗意波长公式计算。
二、填充题 8. 设描述微观粒子运动的波函数为 ，则 表示 ； 须满足的条件是 ；其归一化条件是 。
二、填充题 4. 根据量子力学理论，氢原子中电子的角动量在外磁场方向上的投影为 ，当角量子数l＝2时， 的可能取值为 。
解
★副量子数 l: l=0，1，2，3…(n-1) ★磁量子数 ml： ml =0, ±1, ± 2, … ±l
解
A
波函数的平方就是概率密度。
一、选择题 6．氢原子中处于3d量子态的电子，描述其量子态的四个量子数(n, l, ml , ms)可能取的值为[ ] (A) (3，1，1，－1/2) (B) (1，0，1，－1/2) (C) (2，1，2，1/2) (D) (3，2，0，1/2)

第十八章量子物理基础-思考题和习题解答

第十八章量子物理基础-思考题和习题解答

第⼗⼋章量⼦物理基础-思考题和习题解答思考题18-1 把⼀块表⾯的⼀半涂了烟煤的⽩瓷砖放到⽕炉内烧，⾼温下瓷砖的哪⼀半显得更亮些？参考答案实验表明：⼀个良好的吸收体也是⼀个良好的发射体。

也就是说，⼀个物体吸收辐射的能量越强，那么它的热辐射能⼒也越强。

辐射本领越强的物体，单位时间内从表⾯辐射出来的能⼒越多，它的表⾯就显得越亮。

瓷砖涂了烟煤的⼀半在正常情况下更⿊，说明⽐起未涂烟煤的⼀半，它吸收辐射的能⼒也更强，相应地，它的辐出度更⾼，所以在⽕炉内烧热后应该显得更亮⼀些。

18-2 刚粉刷完的房间从房外远处看，即使在⽩天，它的开着的窗⼝也是⿊的。

为什么？参考答案从窗⼝进⼊的光线在屋⾥经过多次反射后极少能再从窗⼝反射出来，所以看起来窗⼝总是⿊的。

这样的窗⼝就可看作是⼀个⿊体。

18-3 为什么⼏乎没有⿊⾊的花？参考答案如果花是⿊颜⾊的，表明花对于可见光没有反射，也就是花将可见光波段的能⼒都吸收了，与其他颜⾊的花相⽐，⿊⾊花的温度将更⾼，这样的花很可能会由于没有及时将能量从其他途径释放掉的机制⽽枯死。

另外，对于⾍媒花来说，⿊⾊是昆⾍的视觉盲点，因⽽⽆法授粉。

18-4 在光电效应实验中，如果（1）⼊射光强度增加⼀倍；（2）⼊射光频率增加⼀倍，各对实验结果有什么影响？参考答案光电效应⽅程为2012m c mv eU h A h eU νν==-=- （1）⼊射光强度的概念：单位时间内单位⾯积上的光⼦数乘以每个光⼦的能量。

如果频率不变，每个光⼦的能量就不变。

⼊射光强度增加⼀倍，意味着⼊射的光⼦数增加⼀倍，从⽽饱和电流强度将增加⼀倍。

截⽌电压不变（设频率不变）。

（2）⼊射光的频率增加⼀倍，h ν就增加⼀倍，每个光⼦的能量从h ν增加到2h ν。

从光电效应⽅程可以看出截⽌电压c U 相应地增加h e ν。

饱和电流的数值不变（因为单位时间⼊射的光⼦数密度未变）。

18-5 ⽤⼀定波长的光照射⾦属表⾯产⽣光电效应时，为什么逸出⾦属表⾯的光电⼦的速度⼤⼩不同？参考答案⾦属中的电⼦是运动着的，它与⾦属中的离⼦有相互作⽤，不断与离⼦发⽣碰撞，导致它的动量发⽣变化。

量子物理学基础考试试题

量子物理学基础考试试题

量子物理学基础考试试题考试试题一：1. 请简要解释以下术语：a) 量子力学b) 基态c) 激发态d) 波函数e) 测量考试试题二：2. 以下哪个原子模型最能描述氢原子的电子结构？a) 玻尔原子模型b) 瑞利-罗瑟福原子模型c) 德布罗意原子模型d) 薛定谔波动方程e) 无法确定考试试题三：3. 量子力学中的薛定谔波函数如何描述粒子的运动？请用数学公式和术语解释。

考试试题四：4. 请解释以下现象和概念：a) 双缝干涉实验b) 箱归一化c) 测不准原理d) 量子纠缠考试试题五：5. 请列举并简要解释以下量子力学的基本原理：a) 波粒二象性b) 超位置态c) 反常量子数d) 量子隧穿考试试题六：6. 请列举并解释以下量子力学的解释问题：a) 经典力学与量子力学的转换b) 量子纠缠和爱因斯坦的“鬼魂在夜晚嗜血统治地球”的思想实验之间的关系c) 测量问题和测不准原理的相互关系d) 定态和非定态的区别考试试题七：7. 请简要解释以下概念和定理：a) 斯特恩-盖拉赫实验b) 波函数坍塌c) 可观察量d) 规范不变性e) 波函数重叠考试试题八：8. 请解释以下概念和效应：a) 泡利不相容原理b) 内禀自旋c) 哈耳效应d) 能级分裂e) 光电效应考试试题九：9. 请简要解释下列量子现象：a) 量子隐形传态b) 可穿越性效应c) Tunnelling电流d) 量子硬件加速器考试试题十：10. 请解释以下概念和理论：a) 干涉效应b) 辐射损失c) 不确定性原理d) 狄拉克方程e) 绝热定理好了，以上是量子物理学基础考试试题。

祝你好运！。

第21章 量子物理基础练习(47,48,49,50)解答

第21章 量子物理基础练习(47,48,49,50)解答

2
2 2 px p2 p y z
2m
3h2 8ma 2
练习49 2.解：
计算题
2 2 2 x A x e dx 1 0

① 由波函数的归一化条件可得： 用部分积分法，可得：

A x e
2 0

2 2 x
A 2 x A2 dx 3 e 3 1 4 4 0
3 E n kT 2 3 E1n kT 2
2
②
3kT n 7.8 109 2 E1
2 2
h 2mEk
hc
h 2m 平
h p
(

( m 2 m0 2 )c 4
h/c m0 v2 1 2 c ) 2 m0 2
h c2 / 2 1 2 m0 c c v
4. A
h m0
1 1 2 2 v c
练习48 填空题 1. 德布罗意波是概率波，波函数不表示某 实在物理量在时空中的波动，其振幅没有实 在的物理意义。德布罗意波函数模的平方为 概率 ,经典波的波函数有特定的物理意义。
电子来探测质子内部的情况，即这种电子可以给 出质子内部各处的信息。
2.解：
①
② 由于此谱线是巴耳末线系，其 k = 2，又：
E1 Ek 2 3.4eV ( E1 13.6eV) 2 E1 En 2 Ek h n E1 n 5 E k h
n5 n4 n3
A 2
3 2
2
0 归一化波函数为： ( x ) 3 x 2 2 xe
( x 0) ( x 0)
② 粒子概率密度发布函数为
P ( x) ( x)

第1章 量子力学基础-习题与答案

第1章 量子力学基础-习题与答案

一、是非题1. “波函数平方有物理意义， 但波函数本身是没有物理意义的”。

对否 解：不对2. 有人认为，中子是相距为10-13 cm 的质子和电子依靠库仑力结合而成的。

试用测不准关系判断该模型是否合理。

解：库仑吸引势能大大地小于电子的动能, 这意味着仅靠库仑力是无法将电子与质子结合成为中子的，这个模型是不正确的。

二、选择题1. 一组正交、归一的波函数123,,,ψψψ。

正交性的数学表达式为 a ，归一性的表达式为 b 。

()0,()1i i i i a d i jb ψψτψψ**=≠=⎰⎰2. 列哪些算符是线性算符------------------------------------------------------ (A, B, C, E )(A) dxd(B) ∇2 (C) 用常数乘 (D) (E) 积分3. 下列算符哪些可以对易-------------------------------------------- (A, B, D )(A) xˆ 和 y ˆ (B) x∂∂和y ∂∂ (C) ˆx p和x ˆ (D) ˆx p 和y ˆ 4. 下列函数中 (A) cos kx (B) e -bx(C) e -ikx(D) 2e kx -(1) 哪些是dxd的本征函数；-------------------------------- (B, C ) (2) 哪些是的22dx d 本征函数；-------------------------------------- (A, B, C )(3) 哪些是22dx d 和dxd的共同本征函数。

------------------------------ (B, C )5. 关于光电效应，下列叙述正确的是：(可多选) ------------------（C,D ）(A)光电流大小与入射光子能量成正比 (B)光电流大小与入射光子频率成正比 (C)光电流大小与入射光强度成正比 (D)入射光子能量越大，则光电子的动能越大6. 提出实物粒子也有波粒二象性的科学家是：------------------------------（ A ）(A) de Bröglie (B) A.Einstein (C) W. Heisenberg (D) E. Schrödinger7. 首先提出微观粒子的运动满足测不准原理的科学家是：--------------（ C ）(A) 薛定谔 (B) 狄拉克 (C) 海森堡 (D) 波恩 8. 下列哪几点是属于量子力学的基本假设(多重选择)：---------------（ AB）(Ａ)电子自旋(保里原理) (Ｂ)微观粒子运动的可测量的物理量可用线性厄米算符表征 (Ｃ)描写微观粒子运动的波函数必须是正交归一化的 (Ｄ)微观体系的力学量总是测不准的，所以满足测不准原理9. 描述微观粒子体系运动的薛定谔方程是：------------------------------（ D ） (A) 由经典的驻波方程推得 (B) 由光的电磁波方程推得(C) 由经典的弦振动方程导出 (D) 量子力学的一个基本假设三、填空题：1. 1927年戴维逊和革未的电子衍射实验证明了实物粒子也具有波动性。

第17章 量子物理基础 习题

第17章 量子物理基础 习题

第17章 量子物理基础17.1 热核爆炸中火球的瞬时温度高达107K ，试估算辐射最强的波长和这种波长的能量子的能量。

解:根据维恩位移定律m T b λ=可得3107310m 310m 10m b T λ--⨯===⨯。

又根据普朗克公式得出能量子34816106.6310310J 710J 310m hcE h νλ---⨯⨯⨯===≈⨯⨯。

17.2 太阳在单位时间内垂直照射在地球表面单位面积上的能量称为太阳常数，其值为s＝1.94cal/cm 2⋅min 。

日地距离约为R 1＝1.5⨯108km ，太阳半径约为R 2＝6.95⨯105km ，用这些数据估算一下太阳的温度。

解：根据能量守恒，有222144M R s R ππ⋅=⋅。

又根据斯忒藩－玻耳兹曼定律4M T σ=，得35.810K T ===⨯。

17.3 在加热黑体的过程中，黑体辐射能量的峰值波长由0.69微米变化到0.50微米。

则该黑体面辐射本领大了几倍?解：由维恩位移定律m T b λ=和斯忒藩－玻耳兹曼定律4M T σ=可得44(/)m m M b σλλ-=∝，故4412120.69 3.630.50m m M M λλ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭。

17.4 某物体辐射频率为6.0⨯1014Hz 的黄光，这种辐射的能量子的能量是多大？解：3414196.6310 6.010J 4.010J E hν--==⨯⨯⨯=⨯。

17.5 已知一单色点光源的功率P ＝1W ，光波波长为589nm 。

在离光源距离为R ＝3m 处放一金属板，求单位时间内打到金属板单位面积上的光子数。

解：设单位时间内打到金属板单位面积上的光子数为0n ，则2004hcP Sn h R n νπλ==，故9211421022348158910m s 2.610m s 44 3.143 6.6310310P n R hc λπ------⨯⨯==⋅=⨯⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯。

第12章 量子物理基础(习题与答案)

第12章 量子物理基础(习题与答案)

第12章 量子物理基础一. 基本要求1. 了解普朗克假设。

2. 理解光电效应实验规律，了解康普顿效应及其实验规律，理解爱因斯坦的光子假设及其对光电效应的解释。

3. 理解德布罗意波假设及电子衍射实验。

4. 理解不确定关系。

二. 内容提要1. 普朗克量子假设 νεh =2. 光电效应的实验规律（1）入射光的频率ν一定时，饱和光电流与光强成正比；（2）光电子的初动能仅与入射光的频率成线性关系，与入射光的强度无关；（3）光电效应存在有一个红限ν0，如果入射光的频率ν＜ν0便不会产生光电效应；（4）光电流与光照射几乎是同时发生的，延迟时间在10-9s 以下。

3. 光子假设与光电效应方程光子的能量 νεh =光电效应方程 221v m A h +=ν 4. 德布罗意波假设 ph =λ 5. 不确定关系 h p x x ≥∆∆习 题12-1用频率为ν1的单色光照射某一种金属时，测得光电子的最大动能为E k1；用频率为ν2的单色光照射另一种金属时，测得光电子的最大动能为E k 2。

如果E k1 ＞E k2,那么(A) ν1一定大于ν2。

(B) ν1一定大小于ν2 。

(C) ν1一定等于ν2 。

(D) ν1可能大于也可能小于ν2。

[ ]12-6以一定频率的单色光照射在某种金属上，测得其光电流曲线如图中实线所示，然后在光强度不变的条件下增大照射光的频率。

测得其光电流曲线如图中虚线所示。

满足题意的图是：[ ]12-7以一定频率的单色光照射在某种金属上，测得其光电流曲线如图中实线所示，然后在光的频率不变，增大照射光的强度。

测得其光电流曲线如图中虚线所示。

满足题意的图是：[ ]12-11若一无线电接收机接收到频率为10Hz 的电磁波的功率为1微瓦，则每秒接收到的光子数为。

（普朗克恒量h=6.63×10-34J ·s ）12-19静止质量不为零的微观粒子做高速运动，这时粒子物质波的波长λ与速度v 有如下关系：（A ）λ∝v （B ）λ∝v 1 （C ）2211c -∝v λ （D ）22v -∝c λ [ ] 12-20设氢原子的动能等于氢原子处于温度为T 的热平衡状态时的平均动能，氢原子的质量为m ，那么此氢原子的德布罗意波长为（A ）m kT h3=λ （B ）m kT h5=λ（C ）h mkT 3=λ （D ）hmkT 5=λ [ ] 12-21已知中子的质量是ｍ=1.67×10-27kg ，当中子的动能等于温度为T=300K 的热平衡中子气体的平均动能时，其德布罗意波长为 。

量子物理考试试题

量子物理考试试题

量子物理考试试题量子物理，这个听起来就充满神秘色彩的领域，对于许多学生来说，既是挑战，也是充满探索乐趣的知识宝库。

下面就让我们一起来看看一套可能出现在量子物理考试中的试题。

一、选择题（每题 5 分，共 30 分）1、以下哪个实验证实了光具有粒子性？（）A 双缝干涉实验B 光电效应实验C 迈克尔逊莫雷实验D 泊松亮斑实验2、关于量子力学中的不确定关系，下列表述正确的是（）A 粒子的位置和动量可以同时被精确测量B 粒子的能量和时间可以同时被精确测量C 粒子的位置和动量不能同时被精确测量D 不确定关系只适用于微观粒子，对宏观物体不适用3、一个处于 n=3 激发态的氢原子向低能级跃迁时，可能发出的光子频率有（）A 1 种B 2 种C 3 种D 6 种4、下列哪种粒子的波动性最明显？（）A 电子B 质子C 中子D 分子5、量子力学中，描述微观粒子状态的函数是（）A 概率密度函数B 波函数C 能量函数D 动量函数6、以下哪个概念不是量子物理中的基本概念？（）A 波粒二象性B 能量量子化C 相对论D 薛定谔方程二、填空题（每题 5 分，共 30 分）1、普朗克常量的数值约为_____。

2、德布罗意波长的计算公式为λ ＝＿____。

3、氢原子基态的能量为_____eV。

4、量子隧道效应是指粒子在能量_____势垒高度时仍能穿过势垒的现象。

5、泡利不相容原理指出，在一个原子中，不能有两个或两个以上的电子具有完全相同的_____。

6、量子纠缠是一种奇特的量子力学现象，其中两个或多个粒子之间存在_____的关联。

三、计算题（每题 20 分，共 40 分）1、已知氢原子的一个电子处于 n=4 的轨道上，求其电子的动能、势能和总能量。

2、一个质量为m 的粒子在一维无限深势阱中运动，势阱宽度为a，求粒子的基态能量和第一激发态能量。

在学习量子物理的过程中，我们需要深入理解这些概念和原理，通过不断的练习和思考来掌握这门学科。

量子物理的世界充满了奇妙和未知，每一次的探索都可能带来新的发现和突破。

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量子物理基础--习题 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN习题十五15-1 将星球看做绝对黑体，利用维恩位移定律测量m λ便可求得T ．这是测量星球表面温度的方法之一．设测得：太阳的m 55.0m μλ=，北极星的m 35.0m μλ=，天狼星的m 29.0m μλ=，试求这些星球的表面温度．解：将这些星球看成绝对黑体，则按维恩位移定律：K m 10897.2,3⋅⨯==-b b T m λ对太阳： K 103.51055.010897.236311⨯=⨯⨯==--mbT λ 对北极星：K 103.81035.010897.236322⨯=⨯⨯==--mbT λ 对天狼星：K 100.11029.010897.246333⨯=⨯⨯==--mbT λ 15-2 用辐射高温计测得炉壁小孔的辐射出射度(总辐射本领)为22.8W ·cm -2，求炉内温度．解：炉壁小孔视为绝对黑体，其辐出度 242m W 108.22cm W 8.22)(--⋅⨯=⋅=T M B按斯特藩-玻尔兹曼定律：=)(T M B 4T σ41844)1067.5108.22()(-⨯⨯==σT M T B K 1042.110)67.58.22(3341⨯=⨯= 15-3 从铝中移出一个电子需要4.2 eV 的能量，今有波长为2000οA 的光投射到铝表面．试问：(1)由此发射出来的光电子的最大动能是多少(2)遏止电势差为多大(3)铝的截止(红限)波长有多大解：(1)已知逸出功eV 2.4=A 据光电效应公式221m mv hv =A + 则光电子最大动能：A hc A h mv E m -=-==λυ2max k 21 eV0.2J 1023.3106.12.41020001031063.6191910834=⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=---- m 2max k 21)2(mv E eU a ==∴遏止电势差 V 0.2106.11023.31919=⨯⨯=--a U (3)红限频率0υ,∴000,λυυcA h ==又∴截止波长 1983401060.12.41031063.6--⨯⨯⨯⨯⨯==A hc λ m 0.296m 1096.27μ=⨯=-15-4 在一定条件下，人眼视网膜能够对5个蓝绿光光子(m 105.0-7⨯=λ)产生光的感觉．此时视网膜上接收到光的能量为多少如果每秒钟都能吸收5个这样的光子，则到达眼睛的功率为多大解：5个兰绿光子的能量J1099.1100.51031063.65187834---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===λυhcnnh E 功率 W 1099.118-⨯==tE15-5 设太阳照射到地球上光的强度为8 J ·s -1·m -2，如果平均波长为5000οA ，则每秒钟落到地面上1m 2的光子数量是多少若人眼瞳孔直径为3mm ，每秒钟进入人眼的光子数是多少解：一个光子能量 λυhch E ==1秒钟落到2m 1地面上的光子数为21198347m s 1001.21031063.6105888----⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===hc E n λ 每秒进入人眼的光子数为11462192s 1042.14/10314.31001.24--⨯=⨯⨯⨯⨯==d nN π15-6若一个光子的能量等于一个电子的静能，试求该光子的频率、波长、动量．解：电子的静止质量S J 1063.6,kg 1011.934310⋅⨯=⨯=--h m 当 20c m h =υ时，则Hz10236.11063.6)103(1011.92034283120⨯=⨯⨯⨯⨯==--h c m υ ο12A 02.0m 104271.2=⨯==-υλc122831020122s m kg 1073.21031011.9s m kg 1073.2-----⋅⋅⨯=⨯⨯⨯=====⋅⋅⨯==c m cc m c E p cpE hp 或λ15-7 光电效应和康普顿效应都包含了电子和光子的相互作用，试问这两个过程有什么不同答：光电效应是指金属中的电子吸收了光子的全部能量而逸出金属表面，是电子处于原子中束缚态时所发生的现象．遵守能量守恒定律．而康普顿效应则是光子与自由电子(或准自由电子)的弹性碰撞，同时遵守能量与动量守恒定律．15-8 在康普顿效应的实验中，若散射光波长是入射光波长的1.2倍，则散射光子的能量ε与反冲电子的动能k E 之比k E /ε等于多少解：由 2200mc h c m hv +=+υ)(00202υυυυ-=-=-=h h h c m mc E kυεh =∴5)(00=-=-=υυυυυυεh h E k已知2.10=λλ由2.10=∴=υυλυc 2.110=υυ则52.0112.110==-=-υυυ 15-9 波长ο0A 708.0=λ的X 射线在石腊上受到康普顿散射，求在2π和π方向上所散射的X 射线波长各是多大解：在2πϕ=方向上：ο1283134200A0243.0m 1043.24sin 1031011.91063.622sin 2Δ=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==-=---πϕλλλc m h 散射波长ο0A 732.00248.0708.0Δ=+=+=λλλ 在πϕ=方向上ο120200A 0486.0m 1086.422sin 2Δ=⨯===-=-cm h c m h ϕλλλ散射波长 ο0A 756.00486.0708.0Δ=+=+=λλλ15-10 已知X 光光子的能量为0.60 MeV ，在康普顿散射之后波长变化了20%，求反冲电子的能量．解：已知X 射线的初能量,MeV 6.00=ε又有00,ελλεhchc=∴=经散射后 000020.1020.0λλλλ∆λλ=+=+=此时能量为 002.112.1ελλε===hc hc反冲电子能量 MeV 10.060.0)2.111(0=⨯-=-=εεE 15-11 在康普顿散射中，入射光子的波长为0.030 οA ，反冲电子的速度为0.60c ，求散射光子的波长及散射角．解：反冲电子的能量增量为202022020225.06.01c m c m c m c m mc E =--=-=∆由能量守恒定律，电子增加的能量等于光子损失的能量， 故有 20025.0c m hchc=-λλ散射光子波长ο1210831341034000A043.0m 103.410030.0103101.925.01063.610030.01063.625.0=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=------λλλc m h h 由康普顿散射公式2sin 0243.022sin 22200ϕϕλλλ∆⨯==-=c m h 可得 2675.00243.02030.0043.02sin2=⨯-=ϕ散射角为 7162'=οϕ15-12 实验发现基态氢原子可吸收能量为12.75eV 的光子． (1)试问氢原子吸收光子后将被激发到哪个能级(2)受激发的氢原子向低能级跃迁时，可发出哪几条谱线请将这些跃迁画在能级图上． 解：(1)2eV6.13eV 85.0eV 75.12eV 6.13n-=-=+- 解得 4=n 或者 )111(22n Rhc E -=∆75.12)11.(1362=-=n解出4=n题15-12图题15-13图(2)可发出谱线赖曼系3条，巴尔末系2条，帕邢系1条，共计6条.15-13 以动能12.5eV 的电子通过碰撞使氢原子激发时，最高能激发到哪一能级当回到基态时能产生哪些谱线解：设氢原子全部吸收eV5.12能量后，最高能激发到第n个能级，则]11[6.135.12,eV6.13],111[2221nRhcnRhcEEn-==-=-即得5.3=n，只能取整数，∴最高激发到3=n，当然也能激发到2=n的能级．于是ο322ο222ο771221A6563536,3653121~:23A121634,432111~:12A1026m10026.110097.18989,983111~:13===⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=→===⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=→=⨯=⨯⨯===⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=→-RRRnRRRnRRRnλυλυλυ从从从可以发出以上三条谱线．题15-14图15-14 处于基态的氢原子被外来单色光激发后发出巴尔末线系中只有两条谱线，试求这两条谱线的波长及外来光的频率．解：巴尔末系是由2>n 的高能级跃迁到2=n 的能级发出的谱线．只有二条谱线说明激发后最高能级是4=n 的激发态．ο1983424ο101983423222324A 4872106.1)85.04.3(1031063.6A6573m 1065731060.1)51.14.3(10331063.6e 4.326.13e 51.136.13e 85.046.13=⨯⨯-⨯⨯⨯=-==⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=∴-=∴-==-=-=-=-=-=-=-----E E hc E E hc E E hc E E hch VE V E V E a mn m n βλλλλυ 基态氢原子吸收一个光子υh 被激发到4=n 的能态 ∴ λυhcE E h =-=14Hz 1008.310626.6106.1)85.06.13(15341914⨯=⨯⨯⨯-=-=--h E E υ 15-15 当基态氢原子被12.09eV 的光子激发后，其电子的轨道半径将增加多少倍解： eV 09.12]11[6.1321=-=-n E E n 26.1309.126.13n=-51.16.1309.12.1366.132=-=n , 3=n12r n r n =,92=n ,19r r n =轨道半径增加到9倍.15-16德布罗意波的波函数与经典波的波函数的本质区别是什么答：德布罗意波是概率波，波函数不表示实在的物理量在空间的波动，其振幅无实在的物理意义,2φ仅表示粒子某时刻在空间的概率密度．15-17 为使电子的德布罗意波长为1οA ，需要多大的加速电压解： oo A1A 25.12==uλ 25.12=U∴ 加速电压 150=U 伏15-18 具有能量15eV 的光子，被氢原子中处于第一玻尔轨道的电子所吸收，形成一个光电子．问此光电子远离质子时的速度为多大它的德布罗意波长是多少解：使处于基态的电子电离所需能量为eV 6.13，因此，该电子远离质子时的动能为eV 4.16.13152112=-=+==E E mv E k φ 它的速度为31191011.9106.14.122--⨯⨯⨯⨯==m E v k -15s m 100.7⋅⨯= 其德布罗意波长为：o 953134A 10.4m 1004.1100.71011.91063.6=⨯=⨯⨯⨯⨯==---mv h λ15-19 光子与电子的波长都是2.0οA ，它们的动量和总能量各为多少解：由德布罗意关系：2mc E =，λhmv p ==波长相同它们的动量相等．1-241034s m kg 103.3100.21063.6⋅⋅⨯=⨯⨯==---λhp 光子的能量eV 102.6J 109.9103103.3316824⨯=⨯=⨯⨯⨯====--pc hch λυε电子的总能量 2202)()(c m cp E +=,eV 102.63⨯=cp而 eV 100.51MeV 51.0620⨯==c m ∴ cp c m >>2∴ MeV 51.0)()(202202==+=c m c m cp E15-20 已知中子的质量kg 1067.127n -⨯=m ，当中子的动能等于温度300K 的热平衡中子气体的平均动能时，其德布罗意波长为多少解：kg 1067.127n -⨯=m ,S J 1063.634⋅⨯=-h ,-123K J 1038.1⋅⨯=-k中子的平均动能 mp KT E k 2232==德布罗意波长 o A 456.13===mkThp h λ 15-21 一个质量为m 的粒子，约束在长度为L 的一维线段上．试根据测不准关系估算这个粒子所具有的最小能量的值．解：按测不准关系，h p x x ≥∆∆，x x v m p ∆=∆，则h v x m x ≥∆∆,xm hv x ∆≥∆ 这粒子最小动能应满足222222min22)(21)(21mL h x m h x m h m v m E x =∆=∆≥∆= 15-22 从某激发能级向基态跃迁而产生的谱线波长为4000οA ，测得谱线宽度为10-4οA ，求该激发能级的平均寿命．解：光子的能量 λυhch E ==由于激发能级有一定的宽度E ∆，造成谱线也有一定宽度λ∆，两者之间的关系为：λλ∆=∆2hcE 由测不准关系，h t E ≥∆⋅∆，平均寿命t ∆=τ，则λλτ∆=∆=∆=c E h t 2s 103.51010103)104000(81048210----⨯=⨯⨯⨯⨯=15-23 一波长为3000οA 的光子，假定其波长的测量精度为百万分之一，求该光子位置的测不准量．解： 光子λhp =，λλλλ∆=∆-=∆22hhp由测不准关系，光子位置的不准确量为cm 30A 103103000o 962=⨯=====-λ∆λλ∆λ∆∆p h x15-24波函数在空间各点的振幅同时增大D 倍，则粒子在空间分布的概率会发生什么变化解：不变．因为波函数是计算粒子t 时刻空间各点出现概率的数学量．概率是相对值．则21、点的概率比值为：22212221φφφφD D =∴ 概率分布不变．15-25 有一宽度为a 的一维无限深势阱，用测不准关系估算其中质量为m 的粒子的零点能．解：位置不确定量为a x =∆，由测不准关系：h p x x ≥∆⋅∆，可得：x h P x ∆≥∆,xhP P x x ∆≥∆≥ ∴222222)(22ma h x m h m P E x x =∆≥=，即零点能为222ma h ． 15-26 已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为：axax 23cos1)(πψ=︒ )(a x a ≤≤- 那么，粒子在a x 65=处出现的概率密度为多少解： 22*)23cos1(ax aπψψψ==aa a a a a aa 21)21(14cos 1)4(cos 145cos 12653cos 122222===+===πππππ15-27 粒子在一维无限深势阱中运动，其波函数为：)sin(2)(ax n a x n πψ=)0(a x << 若粒子处于1=n 的状态，在0～a 41区间发现粒子的概率是多少解：x ax a x w d sin 2d d 22πψ== ∴ 在4~0a区间发现粒子的概率为： ⎰⎰⎰===4020244)(d sin 2d sin 2a a ax aa x a a x a x a dw p ππππ091.0)(]2cos 1[2124/0=-=⎰x ad a x a πππ15-28 宽度为a 的一维无限深势阱中粒子的波函数为x an A x πψsin )(=，求：(1)归一化系数A ；(2)在2=n 时何处发现粒子的概率最大解：(1)归一化系数⎰⎰==+∞∞-ax x 0221d d ψψ即⎰⎰=aa x an x a n A n a x x a n A 00222)(d sin d sin ππππ ⎰-=a x a n x a n A n a 02)(d )2cos 1(2πππ12222===A an A n a ππ ∴ =A a2粒子的波函数 x an a x πψsin 2)(=(2)当2=n 时， x aa πψ2sin 22= 几率密度]4cos 1[12sin 2222x aa x a a w ππψ-=== 令0d d =x w ，即04sin 4=x a a ππ,即,04sin =x aπ， ,2,1,0,4==k k x aππ∴ 4ak x =又因a x <<0，4<k ，∴当4a x =和a x 43=时w 有极大值，当2ax =时，0=w ．∴极大值的地方为4a ，a 43处15-29 原子内电子的量子态由s l m m l n ,,,四个量子数表征．当l m l n ,,一定时，不同的量子态数目是多少当l n ,一定时，不同的量子态数目是多少当n 一定时，不同的量子态数目是多少解：(1)2 )21(±=s m(2))12(2+l ，每个l 有12+l 个l m ，每个l m 可容纳21±=s m 的2个量子态． (3)22n15-30求出能够占据一个d 分壳层的最大电子数，并写出这些电子的s l m m ,值．解：d 分壳层的量子数2=l ，可容纳最大电子数为10)122(2)12(2=+⨯=+=l Z l 个，这些电子的：0=l m ，1±，2±，21±=s m 15-31 试描绘：原子中4=l 时，电子角动量L 在磁场中空间量子化的示意图，并写出L 在磁场方向分量z L 的各种可能的值．解： 20)14(4)1(=+=+=l l L题15-31图磁场为Z 方向， l Z m L =，0=l m ,1±，2±，3±，4±． ∴ )4,3,2,1,0,1,2,3,4(----=Z L15-32写出以下各电子态的角动量的大小：(1)s 1态；(2)p 2态；(3)d 3态；(4)f 4态． 解： (1)0=L (2)1=l , 2)11(1=+=L(3)2=l 6)12(2=+=L(4)3=l 12)13(3=+=L15-33 在元素周期表中为什么n 较小的壳层尚未填满而n 较大的壳层上就开始有电子填入对这个问题我国科学工作者总结出怎样的规律按照这个规律说明s 4态应比d 3态先填入电子．解：由于原子能级不仅与n 有关，还与l 有关，所以有些情况虽n 较大，但l 较小的壳层能级较低，所以先填入电子．我国科学工作者总结的规律：对于原子的外层电子，能级高低以)7.0(l n +确定，数值大的能级较高．s 4(即0,4==l n )，代入4)07.04()7.0(=⨯+=+l n)2,3(3==l n d ，代入4.4)27.03(=⨯+s 4低于d 3能级，所以先填入s 4壳层．。