量子力学-第十章 散射
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第一章量子力学作业习题[1] 在宏观世界里,量子现象常常可以忽略.对下列诸情况,在数值上加以证明:( l )长l=lm ,质量M=1kg 的单摆的零点振荡的振幅;( 2 )质量M=5g ,以速度10cm/s 向一刚性障碍物(高5cm ,宽1cm )运动的子弹的透射率;( 3 )质量M= 0.1kg ,以速度0.5m/s 运动的钢球被尺寸为1×1.5m2时的窗子所衍射.[2] 用h,e,c,m(电子质量), M (质子质量)表示下列每个量,给出粗略的数值估计:( 1 )玻尔半径(cm ) ; ( 2 )氢原子结合能(eV ) ; ( 3 )玻尔磁子;( 4 )电子的康普顿波长(cm ) ; ( 5 )经典电子半径(cm ) ; ( 6 )电子静止能量(MeV ) ; ( 7 )质子静止能量( MeV ) ; ( 8 )精细结构常数;( 9 )典型的氢原子精细结构分裂[3]导出、估计、猜测或背出下列数值,精确到一个数量级范围内,( 1 )电子的汤姆逊截面;( 2 )氢原子的电离能;( 3 )氢原子中基态能级的超精细分裂能量;( 4 )37Li ( z=3 )核的磁偶极矩;( 5 )质子和中子质量差;( 6 )4He 核的束缚能;( 7 )最大稳定核的半径;( 8 )Π0介子的寿命;( 9 )Π-介子的寿命;( 10 )自由中子的寿命.[4]指出下列实验中,哪些实验表明了辐射场的粒子性?哪些实验主要证明能量交换的量子性?哪些实验主要表明物质粒子的波动性?简述理由.( 1 )光电效应;( 2 )黑体辐射谱;( 3 ) Franck – Hertz实验;( 4 ) Davisson -Ger - mer 实验;散射.[5]考虑如下实验:一束电子射向刻有A 、B 两缝的平板,板外是一装有检测器阵列的屏幕,利用检测器能定出电子撞击屏幕的位置.在下列各种情形下,画出入射电子强度随屏幕位置变化的草图,给出简单解释.( 1 ) A 缝开启,B缝关闭;( 2 ) B 缝开启,A 缝关闭;( 3 )两缝均开启.[6]验算三个系数数值:(12;(3)hc第二章 波函数与Schr ödinger 方程[1] 试用量子化条件,求谐振子的能量[谐振子势能2221)(x m x V ω=][2] 一维运动的粒子处在⎩⎨⎧<≥=-0,00,)(x x Axe x x 当当λψ的状态,其中0>λ,求:(1)粒子动量的几率分布函数;(2)粒子动量的平均值。
施罗德散射体的频率计算
施罗德散射体(Schrödinger Scatterer)通常指的是在量子力学中描述散射现象的模型。
散射是粒子(例如电子、光子或其他粒子)在与物质相互作用时改变其方向的过程。
施罗德散射体是一个理论模型,用于研究这些散射现象。
在施罗德散射体中,散射的频率或概率通常取决于几个关键因素,包括入射粒子的能量、散射体的性质(如大小、形状和内部势场),以及散射体与目标粒子之间的相互作用。
频率计算通常涉及量子力学的散射理论,特别是使用施罗德方程(Schrödinger Equation)来描述粒子行为。
施罗德方程是一个描述粒子如何随时间演化的偏微分方程。
在散射问题中,这个方程通常用于求解散射态和相应的散射振幅。
散射频率可以通过散射振幅计算得出,散射振幅是入射波和出射波之间的比例系数。
散射振幅可以通过求解施罗德方程的散射态得到,这通常涉及到复杂的数学和物理计算。
为了具体计算施罗德散射体的散射频率,需要知道散射体的具体性质(如势函数)以及入射粒子的能量和动量。
然后,可以使用量子力学中的散射理论和方法来求解施罗德方程,得到散射振幅和相应的散射概率或频率。
请注意,这里提供的信息是一种概括性的描述,并不包含具体的数学细节或计算步骤。
实际的频率计算需要更深入的专业知识和具体的物理模型。
电磁波的散射和散射波理论电磁波的散射是物理学中一个重要的研究领域,它涉及到光学、电磁学、量子力学等多个学科的知识。
本文将从理论的角度来介绍电磁波的散射和散射波理论。
首先,我们来了解一下电磁波的散射现象。
当一束电磁波遇到物体时,部分波的能量会被物体吸收,而剩下的波则会被物体散射出去。
这个过程可以简单理解为光线在物体表面的反射,但实际上,散射是一个更加复杂的现象。
散射波理论是研究散射现象的一种理论框架。
根据这个理论,散射波的强度可以用散射截面来描述。
所谓散射截面,是指单位面积内被散射波所占据的空间。
通过计算散射截面,我们可以得到散射波的强度分布和散射强度。
要计算散射截面,我们需要考虑一些因素,比如物体的形状、大小、电磁波的频率和入射角度等。
这些因素的变化都会影响到散射截面的大小和形状。
一种经典的散射波理论是Mie散射理论。
该理论适用于球形物体散射的情况。
根据Mie散射理论,当电磁波的波长和物体大小相当时,散射截面的大小和形状会发生显著变化。
此时,我们可以观察到一些有趣的现象,比如物体呈现出不同颜色的光晕。
除了球形物体的散射,还有其他形状的物体,比如棱柱、棱台等,它们的散射现象也可以用不同的理论来解释。
当物体的形状变得复杂时,散射的计算变得更加困难,需要借助数值计算和模拟来进行。
近年来,随着计算机技术的快速发展,数值模拟方法在散射波理论中得到了广泛应用。
通过建立散射波的数值模型,我们可以模拟不同条件下的散射强度和散射截面,从而更好地理解和解释实验结果。
此外,散射波的理论研究还延伸到了量子力学领域。
在量子力学中,散射波是指粒子在势能场中的散射现象。
根据量子力学的原理,我们可以通过波函数来描述散射波的行为,计算出不同能量下的散射截面和强度分布。
总结起来,电磁波的散射是一个复杂而有趣的现象,需要借助散射波理论来解释和理解。
不同形状的物体的散射现象可以用不同的理论方法来描述,并通过数值模拟和量子力学计算得到更加精确的结果。
康普顿散射现象康普顿散射现象是物理学中的一个重要现象,它是指入射光子与物质原子相互作用时,光子的能量部分转移给原子中的自由电子,导致光子的散射。
康普顿散射现象最早是由美国物理学家康普顿在20世纪20年代发现的。
他利用X射线对物质进行研究时,发现X射线的散射角度与入射角度不同,而且散射光子的能量也有所改变。
通过对散射光子的能量和角度的测量,康普顿成功地解释了这一现象。
他提出了一个简单的公式来描述康普顿散射的能量转移,这个公式成为了现代物理学中的基本公式之一。
康普顿散射的机制非常复杂,它涉及到光子与原子中的自由电子发生相互作用的过程。
当一个光子进入物质时,它会与物质中的原子相互作用。
光子的电磁波场会激发原子中的自由电子,导致电子发生振动。
这个过程会导致光子的能量部分转移给电子,使得光子的波长增加,频率降低。
最终,散射光子的能量和波长会与入射光子不同。
康普顿散射现象在物理学中有着广泛的应用。
它可以用来研究物质的结构和组成,也可以用来测量物质的密度和厚度。
康普顿散射还可以用来研究宇宙射线和天体物理学中的一些问题。
此外,康普顿散射还被用于医学影像学中,例如X射线断层扫描(CT)和正电子发射断层扫描(PET)等技术中。
康普顿散射现象的研究也带来了一些重要的物理学理论。
例如,康普顿散射的能量转移过程是量子力学中的重要问题之一。
量子力学中的康普顿效应理论可以用来描述光子与物质相互作用的量子力学过程。
此外,康普顿散射现象也与相对论物理学有关。
康普顿效应的解释需要引入相对论量子力学的概念,例如质量能量关系和动量守恒等。
总之,康普顿散射现象是物理学中的一个重要现象,它不仅带来了重要的物理学理论,还有着广泛的应用价值。
未来,随着科学技术的不断发展,康普顿散射现象的研究将会更加深入,为我们认识世界带来更多的启示。