量子力学教程(第二版)
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《量子力学教程》第二版答案周世勋原著量子力学,作为现代物理学的重要支柱之一,其深奥的理论和复杂的数学推导常常让学习者感到困惑。
而周世勋先生的《量子力学教程》则是众多学习者的重要参考书籍。
然而,在学习过程中,课后习题的答案对于理解和掌握知识起着至关重要的作用。
接下来,让我们一起深入探讨《量子力学教程》第二版的答案。
首先,我们需要明确周世勋先生这本教程的重要地位和价值。
它以清晰的逻辑和严谨的体系,为初学者构建了一个逐步深入量子力学世界的桥梁。
书中涵盖了量子力学的基本概念、原理和重要理论,从波粒二象性到薛定谔方程,从态叠加原理到量子纠缠,无一不是量子力学的核心内容。
在面对课后习题时,答案的作用不仅仅是检验我们对知识的掌握程度,更重要的是帮助我们理清思路,发现自己在理解和应用知识方面的不足。
周世勋原著的答案具有以下几个显著特点。
其一,答案的准确性是毋庸置疑的。
每一个解答都经过了精心的推导和论证,确保与量子力学的基本原理和数学方法相一致。
这对于学习者建立正确的物理观念和数学思维非常重要。
例如,在处理涉及薛定谔方程的问题时,答案中会详细展示如何根据给定的初始条件和边界条件求解方程,以及如何对解进行物理意义的解释。
其二,答案具有很好的逻辑性和条理性。
它们通常会按照一定的步骤和思路进行推导,让学习者能够清晰地看到问题的解决过程。
这种清晰的逻辑结构有助于我们培养良好的解题习惯和思维方式。
比如,在解决关于量子态演化的问题时,答案会先分析问题所涉及的物理概念和原理,然后逐步引入相关的数学工具和计算方法,最后得出结论。
其三,答案注重对知识点的拓展和深化。
除了给出基本的解题方法和结果外,还会对一些相关的概念和理论进行进一步的阐述和讨论。
这使得我们在完成习题的同时,能够对量子力学的知识有更全面和深入的理解。
例如,在解答关于量子测量的问题时,答案可能会涉及到测量的不确定性原理以及它与量子态塌缩之间的关系,从而引导我们思考量子力学中一些更深层次的哲学问题。
第8章量子力学若干进展8.1复习笔记一、朗道能级1.能级推导电子在均匀外磁场B(沿z 方向)中,取朗道规范后,得定态薛定谔方程:ψψψE p p y B e p m H z y x =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=22221 鉴于力学量(,,)x z H p p 互相对易,得相应本征态为:)(),,(/)(y e z y x z p x p i zx χψ +=其中,()y χ满足谐振子能量本征值方程(平衡位置在0y ):)()2()()()(2)(22202222y mp E y y y mc eB m y dy d m z χχχ-=-+- 其中,0||x cp y e B =。
由此可得出朗道能级:2,1()22z z p n c p E n m ω=++ 。
2.结果讨论(1)从经典观点出发:电子沿磁场方向做螺旋运动。
从量子观点出发:电子沿磁场方向做自由运动,在垂直磁场方向绕z 轴旋转。
(2)磁场对能量贡献1||(2z e n B B mcμ+=- ,0z μ<称为朗道抗磁性,与电荷正负无关,是自由带电粒子在磁场中的一种量子效应。
(3)二维电子气的朗道能级简并度是外磁场ϕ中含元磁通量子(0||hc e ϕ=)数目。
二、阿哈罗诺夫-玻姆效应在经典电动力学中,场的基本物理量是电场强度E 和电磁感应强度B,势ψ和A 是为了方便引入的,并不是真实的物理量。
但在量子力学中,势ψ和A 具有可观测意义。
图8-11.实验及其现象如图8-1,从电子枪S 出射的电子束流经双缝和两条路径21,P P 到达屏上,在两条路径中放置一个很长的电流螺线管,垂直纸面,管内磁场强度B 垂直纸面向外(取为z 轴)。
当螺线管通以电流时,屏上出现的干涉条纹产生了移动。
2.现象讨论(1)因螺线管的外部并不存在磁场,所以经典电动力学中,磁场的物理效应不能完全用B 来进行描述。
(2)当螺线管内有磁通ϕ时,电子经过的外部空间B=0,但0≠A 时,因为对包围螺线管的任一闭合回路路径积分有⎰=⋅φl d A ,矢势A 可以对电子发生相互作用。
第一章 绪论1.1.由黑体辐射公式导出维恩位移定律:C m b bTm3109.2 ,×´==-l 。
证明:由普朗克黑体辐射公式:由普朗克黑体辐射公式:n n p nr n nd ec hd kTh 11833-=, 及ln c=、l ln d c d 2-=得1185-=kThcehc l l l p r ,令kT hc x l =,再由0=l r l d d ,得l .所满足的超越方程为所满足的超越方程为15-=x x e xe用图解法求得97.4=x ,即得97.4=kT hc m l ,将数据代入求得C m 109.2 ,03×´==-b b T ml 1.2.在0K 附近,钠的价电子能量约为3eV ,求de Broglie 波长. 解:010A 7.09m 1009.72=´»==-mEh p h l # 1.3. 氦原子的动能为kT E 23=,求K T 1=时氦原子的de Broglie 波长。
波长。
解:010A 63.12m 1063.1232=´»===-mkT h mE h p h l其中kg 1066.1003.427-´´=m ,123K J 1038.1--×´=k # 1.4利用玻尔—索末菲量子化条件,求:利用玻尔—索末菲量子化条件,求: (1)一维谐振子的能量。
)一维谐振子的能量。
(2)在均匀磁场中作圆周运动的电子的轨道半径。
)在均匀磁场中作圆周运动的电子的轨道半径。
已知外磁场T 10=B ,玻尔磁子123T J 10923.0--×´=B m ,求动能的量子化间隔E D ,并与K 4=T 及K 100=T 的热运动能量相比较。
的热运动能量相比较。
解:(1)方法1:谐振子的能量222212q p E mw m +=可以化为()12222222=÷÷øöççèæ+mw m E q Ep的平面运动,轨道为椭圆,两半轴分别为22,2mw m Eb E a ==,相空间面积为,相空间面积为,2,1,0,2=====òn nh EE ab pdq nw pp 所以,能量 ,2,1,0,==n nh E n方法2:一维谐振子的运动方程为02=+¢¢q q w ,其解为,其解为()j w +=t A q sin速度为速度为 ()j w w +=¢t A q c o s ,动量为()j w mw m +=¢=t A q p cos ,则相积分为,则相积分为 ()()nh T A dt t A dt t A pdq T T ==++=+=òòò2)cos 1(2cos 220220222mw j w mw j w mw , ,2,1,0=n nmw nh T nh A E ===222, ,2,1,0=n (2)设磁场垂直于电子运动方向,受洛仑兹力作用作匀速圆周运动。