原子物理量子力学主要知识点复习
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1.爱因斯坦关系是什么?什么是波粒二象性?
答:爱因斯坦关系:⎪⎩
⎪
⎨⎧========k n n h n c h n c E p h hv E
λπλνπω
22 其中 波粒二象性:光不仅具有波动性,而且还具有质量、动量、能量等粒子的内禀属性,就是
由式
n r =
局限性:
(1)不能解释较复杂原子甚至比氢稍复杂的氦原子的光谱;
(2)不能给出光谱的谱线强度(相对强度);
(3)从理论上讲,量子化概念的物理本质不清楚。
4.类氢体系量子化能级的表示,波数与光谱项的关系?
答:类氢体系量子化能级的表示:()2
2202
442n
Z e E n πεμ-= 波数与光谱项的关系 ,4,5.3,3,5.2,121
ˆ22=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=n n R v
了与氢原子能级的差别
7.自旋假设内容,碱金属光谱精细结构特点?
答:自旋假设内容:
(1)电子具有自旋角动量s p
,它在空间任何方向上的投影只能取两个值: 21±=sz p
(2)电子具有自旋磁矩 s μ
,它在空间任何方向上的投影只能取两个值:
B sz sz m
e p m e μμ±=±=-
=2 碱金属光谱精细结构特点:
原子态:2
52
32
12
12
1D 3,P 3,P 2,S 2,S 122222 ----n
层数
(表示L 的S,P,D,F )J ,其中电子总角动量
J=轨道角动量L+自旋角动量S 。
电子自旋耦合:通过电子之间的自旋产生彼此的效果力。
9.碱土族元素光谱特点?
答:Mg 的光谱与He 类似。也形成两套线系,有两个主线系、两个第一辅线系、两个第二辅线系等等。Mg 原子也有两套能级,一套是单层能级——单态,另一套是三层能级——三重态。单层能级间的跃迁产生单线,三层能级间的跃迁产生多线光谱。
10.LS 耦合与jj 耦合过程?两种耦合方式的原子态表示?
答:略
L+S S 最J 值13.磁场中原子磁矩的表示及引起的能量差。
答:原子磁矩:φμp m
e
iA 2=
=,而对于两个或两个以上电子的原子,其磁矩表达式为:J e
J P m e
g
μ2=
轨道磁矩:
B e
l e l l l l l m e p m e μμ)1()1(22+=+==
; 自旋磁矩:B e
s e s s s m e p m e μμ3)1(=+== ;
总磁矩:()B j e
j s
l j j j j g p m e p p p p μμ12212
2
22+⋅=⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-+=。
16.多电子原子的壳层结构,简并度及电子态填充顺序。
答:简并度:
电子态填充顺序
17.X 射线产生和测量原理是什么?布拉格公式?
答:X 射线一般由高速电子打击在物体上产生。测量:通过衍射测量,X 射线波长与晶体中原子的间距接近,可利用晶体作为衍射光栅进行X 射线的衍射。
布拉格公式:λθn d =sin 2
18.X 射线标识谱特征是什么?
点附2t ∂μ程:)()(]2[2
2r E r U ψψμ
=+∇- 21.什么是束缚态和非束缚态?
答:对于一维无限深方势阱,粒子束缚于有限空间范围,在无限远处,? = 0 。这样的状
态,称为束缚态。
22.什么是宇称?一维无限深势阱、谐振子及氢原子定态宇称?
答:宇称:空间反射:空间矢量反向的操作),(),(t r t r r r
-⇒-⇒ψψ,此时若有:
),(),(t r t r ψψ+=-,则称波函数具有正宇称(或偶宇称); 如果),(),(t r t r
ψψ-=-,称波函数具有负宇称(或奇宇称)。
一维无限深势阱:n=odd 时,为偶宇称;n=even 时,为奇宇称;
谐振子:? n 的宇称由厄密多项式 H n (ξ) 决定。
(氢原子定态宇称讨论见下面)
23.氢原子波函数中量子数的取值及含义?
答:
24.什么是隧道效应?
答:粒子能够穿透比它动能更高的势垒的现象.它是粒子具有波动性的生动表现。当然,这种现象只在一定条件下才比较显着。
25.量子力学中的力学量由什么来表示?
答:量子力学中的力学量由厄米算符来表示?
26. 力学量算符本征值的含义?
答:如果算符?代表力学量O,那么当体系处于?的本征态Ψ时,力学量O取确定值,该值就是算符?在本征态Ψ中的本征值。
开:
2.n种运动方式就有n种状态。但这n个状态的能量是相同的,这种情况叫做n重简并。
3.相对论效应:电子椭圆轨道运动中,速度变化,而保持角动量不变,所以电子的质量
在轨道运动中是一直改变的。这种情况的效果是,电子的轨道不是闭合的,主量子数相同而角动量量子数不同的轨道速度变化不同,因而质量的变化和进动的情况完全不
同。质量情况不同,其能量略有差异,从而导致原来的简并态成为非简并态,引起能量的差异,导致光谱的精细结构。
4. 波恩提出了德布罗意波的统计意义,认为波函数代表发现粒子的几率。发现一个实物
粒子的几率同德布罗意波的波函数平方成正比。|Ψ(r )|2 的意义是代表电子出现在r 点附近几率的大小,确切的说,|Ψ(r )|2d x d y d z 表示在r 点附近,体积元d x d y d z 中找
( l +
8. 碱金属原子中,价电子的总角动量(也是原子的总角动量,因为原子实角动量为0)为:
()s l j j s l p p p s l j ±==±=±=即, 。而确切根据爱因斯坦修正之后为:
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧=+==+==+=
**
*)1()1()1(j j j p s s s p l l l p j s l