光的吸收与辐射的半经典理论
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811《量子力学》中科院研究生院硕士研究生入学考试《量子力学》考试大纲本《量子力学》考试大纲适用于中国科学院研究生院物理学相关各专业(包括理论与实验类)硕士研究生的入学考试。
本科目考试的重点是要求熟练掌握波函数的物理解释,薛定谔方程的建立、基本性质和精确的以及一些重要的近似求解方法,理解这些解的物理意义,熟悉其实际的应用。
掌握量子力学中一些特殊的现象和问题的处理方法,包括力学量的算符表示、对易关系、不确定度关系、态和力学量的表象、电子的自旋、粒子的全同性、泡利原理、量子跃迁及光的发射与吸收的半经典处理方法等,并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
一.考试内容:(一)波函数和薛定谔方程波粒二象性,量子现象的实验证实。
波函数及其统计解释,薛定谔方程,连续性方程,波包的演化,薛定谔方程的定态解,态叠加原理。
(二)一维势场中的粒子一维势场中粒子能量本征态的一般性质,一维方势阱的束缚态,方势垒的穿透,方势阱中的反射、透射与共振,d--函数和d-势阱中的束缚态,一维简谐振子。
(三)力学量用算符表示坐标及坐标函数的平均值,动量算符及动量值的分布概率,算符的运算规则及其一般性质,厄米算符的本征值与本征函数,共同本征函数,不确定度关系,角动量算符。
连续本征函数的归一化,力学量的完全集。
力学量平均值随时间的演化,量子力学的守恒量。
(四)中心力场两体问题化为单体问题,球对称势和径向方程,自由粒子和球形方势阱,三维各向同性谐振子,氢原子及类氢离子。
(五)量子力学的矩阵表示与表象变换态和算符的矩阵表示,表象变换,狄拉克符号,谢振子的占有数表象。
(六)自旋电子自旋态与自旋算符,总角动量的本征态,碱金属原子光谱的双线结构与反常塞曼效应,电磁场中的薛定谔方程,自旋单态与三重态,光谱线的精细和超精细结构,自旋纠缠态。
(七)定态问题的近似方法定态非简并微扰轮,定态简并微扰轮,变分法。
(八)量子跃迁量子态随时间的演化,突发微扰与绝热微扰,周期微扰和有限时间内的常微扰,光的吸收与辐射的半经典理论。
维恩公式和瑞利-金斯公式及二者的区别维恩公式是德国物理学家维恩从热力学理论出发,在分析了实验数据之后,对黑体的发射和吸收作了一些特殊假定后导出的一个半经验的、关于黑体辐射的能量按波长(或频率)分布的公式。
19世纪末,人们已经认识到热辐射和光辐射都是电磁波,并对辐射能量在不同频率范围内的分布问题,特别是黑体辐射,进行了较深入的理论和实验研究。
维恩和拉梅尔发明了第一个实用黑体——空腔发射体,为他们的实验研究提供了所需的“完全辐射”。
T=常数。
该定维恩在前人研究的基础上于1893年提出了理想黑体辐射的位移定律:λmax律指出,随着温度的升高,与辐射能量密度极大值对应的波长向短波方向移动。
由于辐射通后,就可以根量密度与辐射能量密度之比为c/4,所以在测出对应辐射通量密度极大值的λmax据维恩位移定律确定辐射体的温度。
光测温度计就是根据这一原理制成的。
接着,维恩研究了黑体辐射能量按波长的分布问题。
他从热力学理论出发,在分析了实验数据之后,得到了一个半经验的公式:即维恩公式。
其中,Eλ为在波长λ处单位波长间隔的辐射能量;C1和C2是两个经验参数,通过符合实验曲线来确定;T为平衡时的温度。
维恩公式在短波波段与实验符合得很好,但在长波波段与实验有明显的偏离。
后来,在进一步探索更好的辐射公式的过程中,普朗克建立了与所有的实验都符合的辐射量子理论。
但是,在利用光学高温计测量温度时,人们仍经常采用维恩公式,因为它计算简单且足够精确。
瑞利-金斯公式——瑞利(1900)和J.H.金斯(1905)根据经典统计理论,研究密封空腔中的电磁场,得到了空腔辐射的能量密度w(v,T)按频率v分布的瑞利-金斯公式:w(v,T)dv=8Pie*v^2*K*Tdv/C^3 (1)式中k是玻耳兹曼常数,с是真空中光速,T是热力学温度。
考虑一个体积为V的空腔,腔壁温度为T,腔内真空,由于腔壁在任何温度下都辐射电磁波,因此腔内就建立了一电磁场,并且腔壁同电磁场将达到平衡。
2020年硕士研究生招生考试大纲002信息科学与工程学院目录初试考试大纲 (2)341农业知识综合三 (2)638 量子力学 (3)806 普通物理 (4)808地理信息系统 (7)810数字电子技术 (9)930程序设计基础 (10)946 信号与系统 (12)953 声学基础 (14)954计算机基础综合 (15)977高级程序设计与软件工程 (18)978软件工程综合 (19)复试考试大纲 (22)F0201现代物理基础与科技英语 (22)F0202数字信号处理 (25)F0203 C++语言编程 (27)F0204现代光学综合 (29)F0205通信原理 (31)F0206电子技术A (33)F0207 计算机系统结构 (34)F0208 面向对象的程序设计与数据库 (35)F0210数据结构 (38)F0211 程序设计实践 (39)F0212光电基础综合 (40)F0213 农业工程与信息技术概论 (42)同等学力加试科目考试大纲 (44)T0201数据结构 (44)T0202软件工程 (45)初试考试大纲341农业知识综合三一、考试性质《农业知识综合三》是中国海洋大学信息科学与工程学院农业工程与信息技术专业硕士研究生招生考试初试笔试科目。
二、考查目标要求考生比较系统地理解和掌握计算机基础,数据库技术及网络技术,能够运用计算机技术的基本原理和方法分析、判断和解决有关农业生产实践中的实际问题。
三、考试形式本考试为闭卷考试,满分为150分,考试时间为180分钟。
试卷结构:计算机基础50分,数据库技术与应用50分,网络技术与应用50分。
四、考试内容(一)计算机基础内容包括计算机系统的基本概念、数制的转换及二进制运算基础、计算机运行的基本原理、算法相关概念、多媒体及图形图像相关基础知识等。
(二)数据库技术与应用内容包括数据库的分类、关系数据库的基本概念、三级模式及两级映像、E-R图、范式的定义及分类以及基本SQL语句的使用。
★★★★★华中2003一.1.玻尔的原子理论实际上是一个半经典理论,简述这里所说的“半经典”的含义。
答:半经典是指理论中轨道半径和能量是量子化的,但理论把微观粒子看作经典力学中的质点,把经典力学的规律用于微观粒子,这样导致理论中存在难以解决的内在矛盾。
2.20世纪的一些著名实验触发了从经典物理向量子物理的跃变并为这种跃变提供了最初的实验事实,试将这些实验进行分类并简要说明由这些实验事实所抽象出的一些基本概念。
答:可分为两类①光的粒子性实验,如黑体辐射、光电效应,证实了光也具有粒子性,从而建立了光具有波粒二象性的概念②粒子的波动性实验,如电子、中子在晶体表面的衍射、电子Young双缝实验,证实了微观粒子具有波动性从而建立了物质波概念3.“物体以νh为能量单位不连续地发射或吸收频率为ν的电磁波,但辐射本身作为广布于空间的电磁波其能量是连续分布的”,试问这一说法是否正确?答:不正确。
辐射本身既有波动性(其能量是连续),又有粒子性(其能量量子化)4.简述波函数和它所描写的粒子之间的关系。
答:(见华中02T1-2)微观粒子的状态被一个波函数完全描述,从这个波函数可以得出体系的所有性质。
波函数一般应满足连续性、有限性和单值性三个条件。
微观粒子的状态波函数ψ用算符Fˆ的本征函数Φ展开(λλλλΦ=ΦΦ=ΦF F n n n ˆ,ˆ):⎰∑Φ+Φ=ψλλλd c c n nn ,则在ψ态中测量粒子的力学量F 得到结果为n λ的几率是2||n c ,得到结果在λλλd +→范围内的几率是λλd c 2||。
5.(1)如果算符Fˆ表示力学量F ,那么当体系处于F ˆ的本征态ψ时,问该力学量是否有确定的值?(2)如果一组算符有共同的本征函数,且这些共同的本征函数组成完全系,问这组算符中的任何一个是否和其余的算符对易?答:(1)是,其确定值就是Fˆ在本征态ψ的本征值; (2)是,设这组算符为C ˆ,B ˆ,A ˆ,完全系为}{n ψ,依题意n n n A A ˆψ=ψ,n n n B B ˆψ=ψ,n n n C C ˆψ=ψ,………。