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量子力学习题及解答第一章 量子理论基础1．1 由黑体辐射公式导出维恩位移定律：能量密度极大值所对应的波长m λ与温度T 成反比，即m λ T=b （常量）；并近似计算b 的数值，准确到二位有效数字。
解 根据普朗克的黑体辐射公式dv e chv d kThv v v 11833-⋅=πρ， （1）以及 c v =λ， （2）λρρd dv v v -=， （3）有,118)()(5-⋅=⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=kThc v v ehc cd c d d dv λλλπλλρλλλρλρρ这里的λρ的物理意义是黑体内波长介于λ与λ+d λ之间的辐射能量密度。
本题关注的是λ取何值时，λρ取得极大值，因此，就得要求λρ 对λ的一阶导数为零，由此可求得相应的λ的值，记作m λ。
但要注意的是，还需要验证λρ对λ的二阶导数在m λ处的取值是否小于零，如果小于零，那么前面求得的m λ就是要求的，具体如下：01151186'=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⋅+--⋅=-kT hc kThce kT hc ehcλλλλλπρ⇒ 0115=-⋅+--kThc ekThcλλ⇒ kThcekThc λλ=--)1(5 如果令x=kThcλ ，则上述方程为 x e x =--)1(5这是一个超越方程。
首先，易知此方程有解：x=0，但经过验证，此解是平庸的；另外的一个解可以通过逐步近似法或者数值计算法获得：x=4.97，经过验证，此解正是所要求的，这样则有xkhc T m =λ 把x 以及三个物理常量代入到上式便知K m T m ⋅⨯=-3109.2λ这便是维恩位移定律。
据此，我们知识物体温度升高的话，辐射的能量分布的峰值向较短波长方面移动，这样便会根据热物体（如遥远星体）的发光颜色来判定温度的高低。
1．2 在0K 附近，钠的价电子能量约为3eV ，求其德布罗意波长。
解 根据德布罗意波粒二象性的关系，可知E=hv ，λh P =如果所考虑的粒子是非相对论性的电子（2c E e μ<<动），那么ep E μ22= 如果我们考察的是相对性的光子，那么E=pc注意到本题所考虑的钠的价电子的动能仅为3eV ，远远小于电子的质量与光速平方的乘积，即eV 61051.0⨯，因此利用非相对论性的电子的能量——动量关系式，这样，便有ph=λnmm m E c hc E h e e 71.01071.031051.021024.1229662=⨯=⨯⨯⨯⨯===--μμ在这里，利用了m eV hc ⋅⨯=-61024.1以及eV c e 621051.0⨯=μ最后，对Ec hc e 22μλ=作一点讨论，从上式可以看出，当粒子的质量越大时，这个粒子的波长就越短，因而这个粒子的波动性较弱，而粒子性较强；同样的，当粒子的动能越大时，这个粒子的波长就越短，因而这个粒子的波动性较弱，而粒子性较强，由于宏观世界的物体质量普遍很大，因而波动性极弱，显现出来的都是粒子性，这种波粒二象性，从某种子意义来说，只有在微观世界才能显现。
结构化学练习之量子力学基础习题附参考答案量子力学基础习题一、填空（用正确答案填空）1101、光波粒二象性的关系式为_______________________________________。
1102、德布罗意关系式为____________________；宏观物体的λ值比微观物体的λ值_______________。
1103. 在电子衍射实验中，│? 对于电子，它代表___________________。
1104.它解释了不确定性关系为。
1105.一组正交和归一化的波函数？1.2.3，….正交性的数学表达式是，归一性的表达式为。
1106、│?(x1，y1，z1，x2，y2，z2)│2代表______________________。
1107、物理量xpy-ypx的量子力学算符在直角坐标系中的表达式是_____。
1108、质量为m的一个粒子在长为l的一维势箱中运动，(1)体系哈密顿算符的本征函数集为_______________________________；(2)体系的本征值谱为____________________，最低能量为____________；(3)体系处于基态时，粒子出现在0─l/2间的概率为_______________；(4)势箱越长，其电子从基态向激发态跃迁时吸收光谱波长__________；(5)若该粒子在长l、宽为2l的长方形势箱中运动，则其本征函数集为____________，本征值谱为_______________________________。
1109.质量为m的粒子被限制在边长为a的立方体中。
波函数？______;；当粒子处于某种状态时？二百一十一211(x，y，z)=当，最大概率密度处的坐标为7h2_______________________；若体系的能量为，其简并度是_______________。
24ma3h21110、在边长为a的正方体箱中运动的粒子，其能级e=的简并度是_____，24ma27h2e'=的简并度是______________。
量子力学习题及解答第一章 量子理论基础1．1 由黑体辐射公式导出维恩位移定律：能量密度极大值所对应的波长m λ与温度T 成反比，即m λ T=b （常量）；并近似计算b 的数值，准确到二位有效数字。
解 根据普朗克的黑体辐射公式dv e chv d kThv v v 11833-⋅=πρ， （1）以及 c v =λ， （2）λρρd dv v v -=， （3）有,118)()(5-⋅=⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=kThc v v ehc cd c d d dv λλλπλλρλλλρλρρ这里的λρ的物理意义是黑体内波长介于λ与λ+d λ之间的辐射能量密度。
本题关注的是λ取何值时，λρ取得极大值，因此，就得要求λρ 对λ的一阶导数为零，由此可求得相应的λ的值，记作m λ。
但要注意的是，还需要验证λρ对λ的二阶导数在m λ处的取值是否小于零，如果小于零，那么前面求得的m λ就是要求的，具体如下：01151186'=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⋅+--⋅=-kT hc kThce kT hc ehcλλλλλπρ⇒ 0115=-⋅+--kThc ekThcλλ⇒ kThcekThc λλ=--)1(5 如果令x=kThcλ ，则上述方程为 x e x =--)1(5这是一个超越方程。
首先，易知此方程有解：x=0，但经过验证，此解是平庸的；另外的一个解可以通过逐步近似法或者数值计算法获得：x=4.97，经过验证，此解正是所要求的，这样则有xkhc T m =λ 把x 以及三个物理常量代入到上式便知K m T m ⋅⨯=-3109.2λ这便是维恩位移定律。
据此，我们知识物体温度升高的话，辐射的能量分布的峰值向较短波长方面移动，这样便会根据热物体（如遥远星体）的发光颜色来判定温度的高低。
1．2 在0K 附近，钠的价电子能量约为3eV ，求其德布罗意波长。
解 根据德布罗意波粒二象性的关系，可知E=hv ，λh P =如果所考虑的粒子是非相对论性的电子（2c E e μ<<动），那么ep E μ22= 如果我们考察的是相对性的光子，那么E=pc注意到本题所考虑的钠的价电子的动能仅为3eV ，远远小于电子的质量与光速平方的乘积，即eV 61051.0⨯，因此利用非相对论性的电子的能量——动量关系式，这样，便有ph=λnmm m E c hc E h e e 71.01071.031051.021024.1229662=⨯=⨯⨯⨯⨯===--μμ在这里，利用了m eV hc ⋅⨯=-61024.1以及eV c e 621051.0⨯=μ最后，对Ec hc e 22μλ=作一点讨论，从上式可以看出，当粒子的质量越大时，这个粒子的波长就越短，因而这个粒子的波动性较弱，而粒子性较强；同样的，当粒子的动能越大时，这个粒子的波长就越短，因而这个粒子的波动性较弱，而粒子性较强，由于宏观世界的物体质量普遍很大，因而波动性极弱，显现出来的都是粒子性，这种波粒二象性，从某种子意义来说，只有在微观世界才能显现。
习题22-1．计算下列客体具有MeV 10动能时的物质波波长，(1)电子；（2）质子。
解：(1) 电子高速运动，设电子的总能量可写为：20K E E m c =+ 用相对论公式，222240E c p m c=+ 可得p ===h p λ==834-=131.210m -=⨯（2）对于质子，利用德布罗意波的计算公式即可得出：3415h 9.110m p λ--====⨯22-2．计算在彩色电 视显像管的加速电压作用下电子的物质波波长，已知加速电压为kV 0.25，（1）用非相对论公式；（2）用相对论公式。
解：（1）用非相对论公式：mmeU h mE h 123193134108.71025106.1101.921063.622p h ----⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯====λ（2）用相对论公式：420222c m c p +=EeU E E k ==-20c mm eU eU c m hmE h 12220107.722p h -⨯=+===）（λ22-3．一中子束通过晶体发生衍射。
已知晶面间距nm 1032.72-⨯=d ，中子的动能eV 20.4k =E ，求对此晶面簇反射方向发生一级极大的中子束的掠射角.解：先利用德布罗意波的计算公式即可得出波长：3411h 1.410m λ--====⨯再利用晶体衍射的公式，可得出：2sin d k ϕλ= 0,1,2k =…11111.410sin 0.095k λϕ--⨯=== ， 5.48ϕ= 22-4．以速度m/s 1063⨯=v 运动的电子射入场强为5V/cm =E 的匀强电场中加速，为使电子波长A 1=λ，电子在此场中应该飞行多长的距离？解：3410h 110p m λ--====⨯ 可得：U=150.9V ，所以 U=Ed ，得出d=30.2cm 。
22-5．设电子的位置不确定度为A 1.0，计算它的动量的不确定度；若电子的能量约为keV 1，计算电子能量的不确定度。
量子力学基础习题一、填空题（在题中的空格处填上正确答案）1101、光波粒二象性的关系式为_______________________________________。
1102、德布罗意关系式为____________________；宏观物体的λ值比微观物体的λ值_______________。
1103、在电子衍射实验中，│ψ│2对一个电子来说，代表___________________。
1104、测不准关系是_____________________，它说明了_____________________。
1105、一组正交、归一的波函数ψ1， ψ2， ψ3，…。
正交性的数学表达式为 ，归一性的表达式为 。
1106、│ψ (x 1， y 1， z 1， x 2， y 2， z 2)│2代表______________________。
1107、物理量xp y - yp x 的量子力学算符在直角坐标系中的表达式是_____。
1108、质量为 m 的一个粒子在长为l 的一维势箱中运动，(1)体系哈密顿算符的本征函数集为_______________________________ ；(2)体系的本征值谱为____________________， 最低能量为____________ ；(3)体系处于基态时， 粒子出现在0 ─ l /2间的概率为_______________ ；(4)势箱越长， 其电子从基态向激发态跃迁时吸收光谱波长__________ ；(5)若该粒子在长l 、宽为2l 的长方形势箱中运动， 则其本征函数集为____________，本征值谱为 _______________________________。
1109、质量为m 的粒子被局限在边长为a 的立方箱中运动。
波函数ψ211(x ，y ，z )= _________________________；当粒子处于状态ψ211时，概率密度最大处坐标是_______________________；若体系的能量为2247ma h ，其简并度是_______________。
《结构化学》课程作业题第一部分：《量子力学基础和原子结构》思考题与习题1. 经典物理学在研究微观物体的运动时遇到过哪些困难？举例说明之。
如何正确对待归量子论？2. 电子兼具有波动性的实验基础是什么？宏观物体有没有波动性？“任何微观粒子的运动都是量子化的，都不能在一定程度上满足经典力学的要求”，这样说确切吗？3. 怎样描述微观质点的运动状态？为什么？波函数具有哪些重要性质？为什么？4. 简述薛定谔方程得来的线索。
求解该方程时应注意什么？5. 通过一维和三维势箱的解，可以得出哪些重要結論和物理概念？6. 写出薛定谔方程的算符表达式。
你是怎样理解这个表达式的？ *7. 量子力学中的算符和力學量的关系怎样？8. 求解氢原子和类氢离子基态和激发态波函数的思想方法是怎样的？ 9. 通过氢原子薛定谔方程一般解的讨论明确四个量子数的物理意义。
10. 怎样根据波函数的形式讨论“轨道”和电子云图象？为什么不能说p +1和p -1就是分别代表p x 和p y ? 11. 样来研究多电子原子的结构？作过哪些近似？用过哪些模型？试简单说明之。
12. 电子的自旋是怎样提出的？有何实验依据？在研究原子内电子运动时，我们是怎样考虑电子自旋的？*13. 哈特里-福克SCF 模型考虑了一些什么问题？交换能有何意义？14. 怎样表示原子的整体状态？光谱项、光谱支项各代表什么含义？洪特规则、选择定则又是讲的什么内容？15. 原子核外电子排布的规律是什么？现在哪些问题你比过去理解得更加深入了？通过本部分的学习，你对微观体系的运动规律和特点掌握了多少？在思想方法上有何收获？16. 巴尔末起初分析氢原子光谱是用波长）（422-=n n c λ，其中c 为常数，n 为大于2的正整数，试用里德伯常数H R ~求出c 值。
17. 试计算氢原子中电子处于波尔轨道n = 1和n = 4时的动能（单位：J ）和速度（单位：m·s -1）。
18. 已知电磁波中电场强度ε服从波动方程222221t c x ∂∂⋅=∂∂εε，试说明如下函数⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=t x t x y νλπεε2c o s 0），（是这个方程的解。
实用标准文案精彩文档量子力学基础习题一、填空题（在题中的空格处填上正确答案）1101、光波粒二象性的关系式为_______________________________________。
1102、德布罗意关系式为____________________；宏观物体的λ值比微观物体的λ值_______________。
1103、在电子衍射实验中，│ψ│2对一个电子来说，代表___________________。
1104、测不准关系是_____________________，它说明了_____________________。
1105、一组正交、归一的波函数ψ1， ψ2， ψ3，…。
正交性的数学表达式为 ，归一性的表达式为 。
1106、│ψ (x 1， y 1， z 1， x 2， y 2， z 2)│2代表______________________。
1107、物理量xp y - yp x 的量子力学算符在直角坐标系中的表达式是_____。
1108、质量为 m 的一个粒子在长为l 的一维势箱中运动，(1)体系哈密顿算符的本征函数集为_______________________________ ；(2)体系的本征值谱为____________________， 最低能量为____________ ；(3)体系处于基态时， 粒子出现在0 ─ l /2间的概率为_______________ ；(4)势箱越长， 其电子从基态向激发态跃迁时吸收光谱波长__________ ；(5)若该粒子在长l 、宽为2l 的长方形势箱中运动， 则其本征函数集为____________，本征值谱为 _______________________________。
1109、质量为m 的粒子被局限在边长为a 的立方箱中运动。
波函数ψ211(x ，y ，z )= _________________________；当粒子处于状态ψ211时，概率密度最大处坐标是_______________________；若体系的能量为2247m a h ，其简并度是_______________。
量子力学思考题1、以下说法就是否正确:(1)量子力学适用于微观体系,而经典力学适用于宏观体系;(2)量子力学适用于η不能忽略的体系,而经典力学适用于η可以忽略的体系。
解答:(1)量子力学就是比经典力学更为普遍的理论体系,它可以包容整个经典力学体系。
(2)对于宏观体系或η可以忽略的体系,并非量子力学不能适用,而就是量子力学实际上已经过渡到经典力学,二者相吻合了。
2、微观粒子的状态用波函数完全描述,这里“完全”的含义就是什么？解答:按着波函数的统计解释,波函数统计性的描述了体系的量子态。
如已知单粒子(不考虑自旋)波函数)(r ϖψ,则不仅可以确定粒子的位置概率分布,而且如粒子的动量、能量等其她力学量的概率分布也均可通过)(r ϖψ而完全确定。
由于量子理论与经典理论不同,它一般只能预言测量的统计结果,而只要已知体系的波函数,便可由它获得该体系的一切可能物理信息。
从这个意义上说,有关体系的全部信息显然已包含在波函数中,所以说微观粒子的状态用波函数完全描述,并把波函数称为态函数。
3、以微观粒子的双缝干涉实验为例,说明态的叠加原理。
解答:设1ψ与2ψ就是分别打开左边与右边狭缝时的波函数,当两个缝同时打开时,实验说明到达屏上粒子的波函数由1ψ与2ψ的线性叠加2211ψψψc c +=来表示,可见态的叠加不就是概率相加,而就是波函数的叠加,屏上粒子位置的概率分布由222112ψψψc c +=确定,2ψ中出现有1ψ与2ψ的干涉项]Re[2*21*21ψψc c ,1c 与2c 的模对相对相位对概率分布具有重要作用。
4、量子态的叠加原理常被表述为:“如果1ψ与2ψ就是体系的可能态,则它们的线性叠加2211ψψψc c +=也就是体系的一个可能态”。
(1)就是否可能出现)()()()(),(2211x t c x t c t x ψψψ+=;(2)对其中的1c 与2c 就是任意与r ϖ无关的复数,但可能就是时间t 的函数。
量子力学基础习题一、填空题（在题中的空格处填上正确答案）1101、光波粒二象性的关系式为_______________________________________。
1102、德布罗意关系式为____________________；宏观物体的λ值比微观物体的λ值_______________。
1103、在电子衍射实验中，│ψ│2对一个电子来说，代表___________________。
1104、测不准关系是_____________________，它说明了_____________________。
1105、一组正交、归一的波函数ψ1， ψ2， ψ3，…。
正交性的数学表达式为 ，归一性的表达式为 。
1106、│ψ (x 1， y 1， z 1， x 2， y 2， z 2)│2代表______________________。
1107、物理量xp y - yp x 的量子力学算符在直角坐标系中的表达式是_____。
1108、质量为 m 的一个粒子在长为l 的一维势箱中运动，(1)体系哈密顿算符的本征函数集为_______________________________ ；(2)体系的本征值谱为____________________， 最低能量为____________ ；(3)体系处于基态时， 粒子出现在0 ─ l /2间的概率为_______________ ；(4)势箱越长， 其电子从基态向激发态跃迁时吸收光谱波长__________ ；(5)若该粒子在长l 、宽为2l 的长方形势箱中运动， 则其本征函数集为____________，本征值谱为 _______________________________。
1109、质量为m 的粒子被局限在边长为a 的立方箱中运动。
波函数ψ211(x ，y ，z )= _________________________；当粒子处于状态ψ211时，概率密度最大处坐标是_______________________；若体系的能量为2247ma h ，其简并度是_______________。
..量子力学基础习题一、填空题〔在题中的空格处填上正确答案〕1101、光波粒二象性的关系式为_______________________________________。
1102、德布罗意关系式为____________________；宏观物体的λ值比微观物体的λ值_______________。
1103、在电子衍射实验中，│ψ│2对一个电子来说，代表___________________。
1104、测不准关系是_____________________，它说明了_____________________。
1105、一组正交、归一的波函数ψ1，ψ2，ψ3，…。
正交性的数学表达式为，归一性的表达式为。
1106、│ψ (x 1，y 1，z 1，x 2，y 2，z 2)│2代表______________________。
1107、物理量xp y - yp x 的量子力学算符在直角坐标系中的表达式是_____。
1108、质量为m 的一个粒子在长为l 的一维势箱中运动，(1)体系哈密顿算符的本征函数集为_______________________________ ；(2)体系的本征值谱为____________________，最低能量为____________ ；(3)体系处于基态时，粒子出现在0 ─l /2间的概率为_______________ ；(4)势箱越长，其电子从基态向激发态跃迁时吸收光谱波长__________；(5)若该粒子在长l 、宽为2l 的长方形势箱中运动，则其本征函数集为____________，本征值谱为 _______________________________。
1109、质量为m 的粒子被局限在边长为a 的立方箱中运动。
波函数ψ211(x ，y ，z )= _________________________；当粒子处于状态ψ211时，概率密度最大处坐标是_______________________；若体系的能量为2247ma h ，其简并度是_______________。
《结构化学》课程作业题 2009.1.15第一部分：《量子力学基础和原子结构》思考题与习题1. 经典物理学在研究微观物体的运动时遇到过哪些困难？举例说明之。
如何正确对待归量子论？2. 电子兼具有波动性的实验基础是什么？宏观物体有没有波动性？“任何微观粒子的运动都是量子化的，都不能在一定程度上满足经典力学的要求”，这样说确切吗？3. 怎样描述微观质点的运动状态？为什么？波函数具有哪些重要性质？为什么？4. 简述薛定谔方程得来的线索。
求解该方程时应注意什么？5. 通过一维和三维势箱的解，可以得出哪些重要結論和物理概念？6. 写出薛定谔方程的算符表达式。
你是怎样理解这个表达式的？ *7. 量子力学中的算符和力學量的关系怎样？8. 求解氢原子和类氢离子基态和激发态波函数的思想方法是怎样的？ 9. 通过氢原子薛定谔方程一般解的讨论明确四个量子数的物理意义。
10. 怎样根据波函数的形式讨论“轨道”和电子云图象？为什么不能说p +1和p -1就是分别代表p x 和p y ? 11. 样来研究多电子原子的结构？作过哪些近似？用过哪些模型？试简单说明之。
12. 电子的自旋是怎样提出的？有何实验依据？在研究原子内电子运动时，我们是怎样考虑电子自旋的？*13. 哈特里-福克SCF 模型考虑了一些什么问题？交换能有何意义？14. 怎样表示原子的整体状态？光谱项、光谱支项各代表什么含义？洪特规则、选择定则又是讲的什么内容？15. 原子核外电子排布的规律是什么？现在哪些问题你比过去理解得更加深入了？通过本部分的学习，你对微观体系的运动规律和特点掌握了多少？在思想方法上有何收获？16. 巴尔末起初分析氢原子光谱是用波长）（422-=n n c λ，其中c 为常数，n 为大于2的正整数，试用里德伯常数H R ~求出c 值。
17. 试计算氢原子中电子处于波尔轨道n = 1和n = 4时的动能（单位：J ）和速度（单位：m·s -1）。
18. 已知电磁波中电场强度ε服从波动方程222221t c x ∂∂⋅=∂∂εε，试说明如下函数⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛-=t x t x y νλπεε2cos 0），（是这个方程的解。
其中c 表示光速。
19. 试计算具有下列波长的光子的能量和动量（a ）1 nm (X-射线) (b ) 200 nm （紫外光） （c ）600 nm （可见光） (d ) 10 4 nm （红外线） (e ) 1 m (微波) (f ) 10 m （无线电波） 20. 计算下列粒子的德布罗意波长，并说明所得结果的物理意义。
（a ）具有200 eV 动能的电子； （b ）具有105 eV 能量的光子； （c ）以1m·s -1速度运动的小球（质量为0.3㎏）； （d ）相应于波尔轨道n = 1和n = 100的电子。
21.试确定在戴维逊-革末实验中加速至75 eV 的电子束垂直打在镍单晶表面上所得强度最大时的反射角。
22. 假定长度为l =200 pm 的一维势箱中运动的电子服从玻尔的频率规则12n n E E h -=ν,试求： （a ) 从能级n +1跃迁到n 时发射出辐射的波长λ ； （b ) 波数ν（单位㎝-1）.23. 试证：如果粒子位置的不确定量等于这个粒子的德布罗意波长，则此粒子的速度不确定量等于此粒子的速度。
24. 用一台光子显微镜测定原子中电子的位置，定到10-11 m 范围内，试问用该法定电子的位置时，电子的動量不确定量有多大？25. 假定三维势阱中薛定谔方程的解具有如下形式：）（）（）（），，（cz n b y n a x n abc z y x z y x n n n zy x πππψ⋅⋅⋅=sin sin sin 8(式中：0 < x < a , 0 < y < b , 0 < z < c )（a ) 试证明这函数是归一化的：（b ) 在a = b = c = 100 pm 情况下，试求出直径为1.0=∆=∆=∆z y x pm ,而其中心在x =20 pm,y =30 pm , z =50 pm 的微观体积元中，发现一个电子处于这两种状态⎪⎩⎪⎨⎧211112zy x n n n 时的几率。
26.下列函数，哪几个是算符d 2 / dx 2的本征函数？并求出相应的本征值：(a ) imxe, (b ) sin х； (c ) x 2+y 2； (d )xe x a --）（27. 如果算符Qˆ对任两个波函数ψ1和ψ2的作用满足1ˆψQ =1φ, 2ˆψQ =2φ,而对于1ψ和2ψ的任意线性组合2211c c ψψ+和（c 1和c 2分别为任意常数）能满足Q ˆ（2211c c ψψ+）=1c Q ˆ1ψ+2c Q ˆ2ψ=1c 1φ+2c 2φ 则称算符Qˆ为线性算符。
试问x p ˆ、dx d 、22dxd 中哪几个是线性算符？ *28. 如果算符Qˆ能满足 ()⎰⎰⎰****==ψτψφτφψQ ˆd Q ˆd Q ˆφd τ则称算符Qˆ是厄密算符。
试问x p ˆ、dx d 、22dxd 中哪几个是厄密算符？ 29. 试求长度为l 的一维势箱中，处于n = 3状态的一个粒子的x 2和p 2的平均值2x 、2p 。
30. 在边长为a 、b 、c 的三维势箱中，求量子数为n x 、n y 、n z 状态时的：（a ）x ， （b ）x p ；试问：（c ）2x 是否等于()2x ；（d ）xy 是否等于y x ⋅。
31. 请写出+Na 及-F 的薛定谔方程算符表达式。
32. 在原子、分子问题的讨论中频繁地出现这样的积分⎰∞+-=1n n r n dr r e ββ！试用关于定积分的微分的莱伯尼兹（Leibniz ）定理dr )r ,(f dr r ,f d d ba baββββ⎰⎰∂∂=）（对上述积分结果作简单的推导。
33. 假定激发态arer b N r --=）（）（22ψ是氢原子径向薛定谔方程：R E R re Z dr R d r dr R d m ⋅=-+-222222）（ 的一个解，试求其a ，b ，N 的值以及相应的能量E 。
34. 假定氢原子的激发态具有这样的形式）（r f y ⋅=ψ，试根据薛定谔方程的球极坐标形式推导其径向方程为：）（）（）（r f E r f re Z dr df r dr f d m ⋅=-⋅+-222242 35. 已知类氢离子某一激发态的径向波函数及球谐函数分别为03222023066814a /r Z 0/ln e a r Z a r Z a ZR -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=， θπcos Y m l 43=， 试作该电子云的径向分布及角度分布示意图，并写出其量子数n ，l ，m 的值，为什么？ 36. 试验证：（a ）氢原子波函数2222333333y x xy zy zx r z d d d d d--ψψψψψ，，，，是彼此正交的。
（b ）对于一定角量子数l 的所有角度分布函数），（φθ2Y 的总和是与φθ、无关的常数。
由此可得出什么结论？ 37. 试求在r =1.1a 0→1.105 a 0，θ = 0.2π→0.201π,φ = 0.6π→0.601π所围成的体积元内找到氢原子1s 电子的几率。
38. 在上题体积元内找到氢原子2p z 电子的几率为何？39. 请写出Be 的激发态Be （1s 22s 12p 1）的所有可能的斯莱脱行列式波函数。
40. 试由氦元素的激发态（1s ）1（2s ）1的下自旋态的斯莱脱行列式推导库仑能和交换能的表达式，并排出它的光谱项。
41. 验证下列电子组态所构成的光谱项： (a ) ns 1np 1： 3P ，1P ；(b ) np 1nd 1： 3F ，3D ，3P ，1F ，1D ，1P 。
42. 试找出周期表中前10个元素基组态的基谱支项的符号。
43. 元素镝（66号Dy ）基态中最后增加的一个电子的四个量子数n 、l 、m 、m s 是什么？试推断该元素基组态的基谱支项。
44. 第39号元素钇（Y ）的可能组态由5s 24d 1及5s 14d 2，由光谱实验知其基谱支项为32D ，试判断那种组态是正确的。
第二部分：《化学键理论、分子结构及分子对称性》思考题与习题1.何谓变分原理，试加以证明。
何谓线性变分法。
2.分子轨道理论有哪些要点？3.定域分子轨道和非定域分子轨道的区别与联系如何？4.杂化轨道理论的基本原则是什么？5.休克尔近似的基本思想是什么？6.分子图怎样得来的？它有什么价值？7.以H 2O 分子为例说明对称元素和对称操作的含义。
如何确定分子的所属点群。
8.如何应用分子对称性判断分子的旋光性和极性？ 9.简述特征标表中各符号的意义。
10.何谓点群的对称性匹配线性组合，如何利用特征标表加以构造。
11.若H 2的试探变分函数为2211c c φφψ+=，试利用变分积分公式并根据极值条件0c 1=∂∂E 0c 2=∂∂E求出12s 1211s 1112c c S E H S E H ---= （s E 是最低能量） 12.若某波函数的线性组合形式为⎥⎥⎤⎢⎢⎡+=21211c c c φφψ）（利用ψ的归一化条件试求当c 1 = c 2 时，c 1可表示为[]2122121112c -++=S S S13.根据H 2的键长（e R =0.74Å）数据，按公式03120a R20e a R a R S -⎥⎦⎤⎢⎣⎡++= 计算出H 2分子中两个1s 原子轨道的重叠积分。
14.对于极性分子ab ，如果分子轨道中的一个电子有90%的时间在a 的原子轨道a φ上，10%的时间在b 的原子轨道b φ上，求描述该分子轨道波函数的形式（此处不考虑原子轨道的重叠）。
15.如果原子a 以轨道d yz ,原子b 以轨道p x 沿着x 轴（键轴）相重叠，试问能否组成有效的分子轨道？为什么？ 16.指出序，并说明其理由。
的键长、键能大小的顺和、-+222O O O 17.用分子轨道理论讨论HBr 分子结构。
18.用分子轨道理论估测--++222222F N F N 、、、的稳定性和CO N O H 222、、、+的磁性。
19.用分子轨道法简明讨论NO 和+2O 分子的结构。
*20.试求等性sp 、sp 3杂化轨道的波函数形式。
21.根据s φ和x p φ原子轨道的正交归一性，证明两个sp 杂化轨道互相正交）（1=+βα。
1φ=x p s φβφα+2φ=x p s φαφβ-22.说明--+2444F e B BF NH 、、离子的几何构型和成键情况。
23.写出H 2S 、PCl 3和CH 4分子的定域分子轨道形式。
