量子第一次作业_2011.09.25
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量子力学作文篇一量子力学哎呀呀,量子力学,这可真是个让人头疼又着迷的玩意儿啊!我第一次听到这个词的时候,就觉得哇,这是什么高科技啊,感觉好厉害的样子。
咱就说,量子力学里那些什么粒子啊、波啊,一会儿这样一会儿那样的,真的是让人捉摸不透。
就好像你觉得它是个粒子吧,它又能表现出波的特性,这不是玩儿我呢嘛!我觉得吧,这量子力学就像是个调皮的小孩子,你永远不知道它下一秒会搞出什么花样来。
我记得有一次上物理课,老师在讲量子力学,我听得云里雾里的,感觉自己的脑子都要变成浆糊了。
我当时就在想,这玩意儿到底和我有啥关系啊?难道我以后买菜还要用量子力学去算价格吗?但是后来我又想,也许了解了量子力学,我就能知道宇宙的奥秘了呢,那多酷啊!也许量子力学就是那把打开宇宙神秘大门的钥匙呢,谁知道呢!虽然我现在对它还不是很懂,但我就是对它有一种莫名的好奇。
说不定哪天我突然就开窍了,一下子就搞懂了呢。
嘿嘿,量子力学,你就等着我来征服你吧!篇二量子力学哇塞,量子力学啊,这可真是个玄之又玄的东西。
我有时候都怀疑,这是不是科学家们编出来忽悠我们的呀。
你想想看,什么量子纠缠,两个粒子相隔老远还能瞬间感应,这也太扯了吧!我就不信了,这比心电感应还厉害呢。
不过呢,又有那么多厉害的科学家都在研究这个,我又觉得可能真有其事。
哎呀,我这脑子都要被搞糊涂了。
我记得有一次看科幻电影,里面就提到了量子力学,那场面,老酷炫了。
什么穿越时空啊,瞬间移动啊,感觉好牛掰的样子。
我就在想,要是真的能用量子力学做到这些,那该多好玩儿啊。
也许以后我们出门都不用坐车了,直接用量子力学来个瞬移,“嗖”的一下就到目的地了,哈哈。
但这也只是我的幻想啦,现实中量子力学的应用好像还没那么夸张。
不过我觉得以后肯定会有更多神奇的事情发生的。
我就这么一说哈,也许我是错的呢,毕竟我对量子力学也只是个半吊子。
但这又有什么关系呢,我就是喜欢瞎想,量子力学,你就继续神秘下去吧,我倒要看看你能搞出什么花样来!篇三量子力学嘿,量子力学啊,这玩意儿真的是让我又爱又恨。
经典课时作业量子论初步(含标准答案及解析)时间:45分钟分值:100分1.下图为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时,关于观察到的现象,下列说法中正确的是( )A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数只比放在A位置时稍少些C.放在C、D位置时屏上观察不到闪光D.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少2.根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型.图中虚线表示原子核所形成的电场等势线,实线表示一个α粒子的运动轨道.在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中,下列说法中正确的是( )A.动能先增大,后减小B.电势能先减小,后增大C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零D.加速度先变小,后变大3.卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有( )A.原子的中心有个核,叫原子核B.原子的正电荷均匀分布在整个原子中C.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D.带负电的电子在核外高速旋转4.有关氢原子光谱的说法正确的是( )A.氢原子的发射光谱是连续谱B.氢原子光谱说明氢原子只发射特定频率的光C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关5.(广东韶关模拟)氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )A.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大,原子的能量增大B.原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量也减小C.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小,原子的能量增大D.原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大,原子的能量增大6.如图所示为氢原子的四个能级,其中E1为基态,若氢原子A处于激发态E2,氢原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是( )A.原子A可能辐射出3种频率的光子B.原子B可能辐射出3种频率的光子C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E47.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom),它在原子核物理的研究中有重要作用.图为μ氢原子的能级示意图.假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光,且频率依次增大,则E等于( )A.h(ν3-ν1)B.h(ν5+ν6)C.hν3D.hν48.如图为氢原子能级的示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是( )A.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应9.已知玻尔氢原子模型中电子的第一条(即离核最近的)可能轨道的半径为r1,电子在这条轨道上运动的能量为E1,电子的电荷量为e,静电力恒量为k,则电子在第三条可能轨道上运动时的能量E3=__________,电子在第三条可能轨道上的动能E k3=__________.10.一个运动的处于基态的氢原子与另一静止的处于基态的氢原子发生完全非弹性碰撞时,可使这两个氢原子发生相同的能级跃迁,则运动的氢原子碰撞前的最小动能是多少?已知氢原子的电离能E=13.6 eV.11.如图所示,氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55 eV的光子.问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.12.氢原子处于基态时,原子的能量为E1=-13.6 eV,求:(1)当氢原子从n=3能级跃迁到n=2的能级时,向外辐射的光子的波长是多少?(2)若要使处于基态的氢原子电离,至少要用多大频率的光子照射氢原子?(3)一群氢原子在n=4能级时可放出几种不同能量的光子?标准答案及解析:1.解析:卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验时,得到以下结论:大部分α粒子都能直接穿过金箔,个别的发生偏转,极少数发生大角度的偏转,故A、D正确,B、C错误.答案:AD2.答案:C3.答案:ACD4.解析:原子光谱是明线光谱,则A错误,B正确.电子跃迁形成光谱线,光谱线不连续则能级不连续,所以C正确.由hν=E2-E1知D错误.答案:BC5.解析:氢原子的核外电子从距核较近轨道跃迁到距核较远的轨道过程中,原子的能量要增大,原子要吸收光子,因克服静电引力做功.原子的电势能要增大,故ABC错误,D正确.答案:D6.解析:氢原子A由激发态E2向低能级跃迁只能辐射1种频率的光子,故A错.氢原子B处于n=3的激发态,其向低能级跃迁能辐射3→1,3→2,2→1的三种频率的光子,故B正确.由氢原子能级的量子性,吸收光子必须满足hν=E2-E1,故C、D错误.答案:B7.解析:由能级跃迁知识及题意可知,处于n=2能级的μ氢原子吸收能量为E的光子后,发出6种频率的光,说明μ氢原子是从n=4能级跃迁的,而ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6频率依次增大,说明从n=4跃迁到n=2时,辐射能量为hν4的光子,综上可知E=hν4,D正确,A、B、C错误.答案:D8.解析:由hν=hcλ=ΔE,故λ=hcE∆.故由n=4跃迁到n=1能级产生的光子能量最大,波长最短,所以该光子最不容易发生衍射现象,所以A项错误;因而n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量大于由n=4跃迁到n=3产生光子的能量,故其频率不是最小,所以B项错误;大量的氢原子由n=4的激发态向低能级跃迁,可能跃迁辐射出6种不同频率的光子.故C 项错误;由n=2能级跃迁到n=1能级辐射出光子的能量E=-3.4 eV-(-13.6)eV=10.2 eV.因E>W逸=6.34 eV,故D正确.答案:D9.22112223322n 312k331k 31311,39:E E E ,mv E r 91.2r ,E 218E ke v E mn r r ke ker r ========解析因为所以又因则而得211:918E ke r 答案10.解析:要使运动氢原子的速度最小,则必须使二氢原子发生正碰且氢原子发生完全非弹性碰撞损失的动能将全部被基态氢原子所吸收,由玻尔理论知二基态氢原子碰撞时损失的动能的最小值必为氢原子从n=1激发到n=2能级的能量差ΔE=E 2-E 1=34E 设碰前运动的氢原子最小速度为v 0,初动能为E k ,碰后二氢原子速度为v,由动量守恒mv 0=2mv,由能量守恒得:0222m v 11122E 22mv =∆- 即 E k =2ΔE得E k =4ΔE=40.8 eV .答案:40.8 eV 11.解析:氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级, 满足:hν=E n -E 2=2.55 eV , E n =hν+E 2=-0.85 eV . 所以n=4.基态氢原子要跃迁到n=4的能级,应提供: ΔE=E 4-E 1=12.75 eV . 跃迁图如图所示.答案:12.75 eV 见解析点评:根据公式hν=E m -E n ,可确定E m 的能量,由能级公式E n =12E n判断其量子数,然后确定处于基态的氢原子跃迁到该状态需要吸收的能量;对于辐射跃迁图,可根据凡是处于高能量状态原子均可向各种低能量状态跃迁而辐射出若干频率的光子.12.答案:(1)6.58×10-7 m (2)3.28×1015 Hz (3)6种。
量子力学第一次作业题目第一章 绪论1.2 在0K 附近,Na 的价电子能量约3电子伏,求德布罗意波长。
1.3 氢原子的动能 E=3kT/2,求T=1K 时的德布罗意波长。
第二章 波函数和薛定谔方程2.1 证明在定态中,几率流密度与时间无关。
2.3 一粒子在一维势场⎪⎩⎪⎨⎧>∞≤≤<∞=ax a x x x U 00)(0 中运动,求粒子的能级和对应的波函数。
2.4. 证明(2.6-14)式中的归一化常数是aA 1=' 。
2.5 求一维谐振子处在激发态时几率最大的位置。
参考答案2.1 证明在定态中,几率流与时间无关。
证:对于定态,可令)]()()()([2 ])()()()([2 )(2 )( )()()(******r r r r mi e r e r e r e r mi m i J er t f r t r Et iEt i Et i Et i Etiψψψψψψψψψψ∇-∇=∇-∇=ψ∇ψ-ψ∇ψ===ψ-----)()(,可见t J 与 无关。
2.3 一粒子在一维势场⎪⎩⎪⎨⎧>∞≤≤<∞=a x a x x x U ,,,0 00)( 中运动,求粒子的能级和对应的波函数。
解:t x U 与)(无关,是定态问题。
其定态S —方程)()()()(2222x E x x U x dx d m ψψψ=+-在各区域的具体形式为Ⅰ: )()()()(2 0111222x E x x U x dx d m x ψψψ=+-< ① Ⅱ: )()(2 0 22222x E x dx d m a x ψψ=-≤≤ ②Ⅲ: )()()()(2 333222x E x x U x dx d m a x ψψψ=+-> ③ 由于(1)、(3)方程中,由于∞=)(x U ,要等式成立,必须0)(1=x ψ 0)(2=x ψ 即粒子不能运动到势阱以外的地方去。
13-12. 如果一个光子的能量等于一个电子的静止能量,问该光子的频率、波长和动量各是多少? 在电磁波谱中属于何种射线?解:设电子的静止质量为m e 0,相应的静止能量为E e 0,一个光子的能量为E 。
则200,e e E m c E h ν==。
由题意有:0e E E =,即有:20e h m c ν=所以该光子的频率为:23182200349.1110(310)Hz=1.2410Hz 6.6310e m c h ν--⨯⨯⨯==⨯⨯ 光子波长为:1232.4310m=2.4310nm cλν--==⨯⨯光子动量为:220 2.7310kg m/s e E hp m c c λ-====⨯⋅ 在电磁波中属于γ射线13-23. 设电子与光子的波长均为λ,试求两者的动量之比以及动能之比。
解:设电子与光子的动量分别为p e 和p o ,动能分别为E e 和E o 。
根据德布罗意关系:λ=h /p ,且λe =λo =λ,则电子与光子的动量之比为:oo 1e ep p λλ== 光子动能可表示为:83416o 9310 6.6310J 3.97810J 2.486KeV 0.5010hE h c cp νλ---⨯⨯⨯====≈⨯≈⨯ 电子的静能为:231821409.1110(310)J 8.2010J 0.512MeV m c --=⨯⨯⨯≈⨯≈电子动能:2022022)(c m c m c p E e -+=,由以上计算知:20c m c p pc e <<=所以电子动能:222222000024001(1)22e p c p E m cm c m c m c m c m =≈+-= 则电子与光子的动能之比为:230o o 00/2 2.431022e e e E p m p hE cp cm cm λ-===≈⨯13-24. 若一个电子的动能等于它的静能,试求该电子的速率和德布罗意波长。
作业10量子力学简介I***黑体辐射:1、斯特藩-玻耳兹曼定律:黑体的辐射出射度必(刀与黑体温度7的四次方成正比,即2、维恩位移定律:随着黑体温度的升高,其单色辐出度最大值所对应的波长人,向短波方 向移动。
^m T=b[]1.(基础训练2)下面四个图中,哪一个正确反映 黑体单色辐出度地⑺随和:T 的变化关系,已知T 2>T I .2. (基础训练14)测量星球表面温度的方法之一,是把 星球看作绝对黑体而测定其最大单色辐出度的波长 2” ”,现测得太阳的2”]= 0. 55m,北极星的&”2= 0. 35m, 则太阳表面温度7;与北极星表面温度Z 之比T\:T,3、(自测提高12)若太阳(看成黑体)的半径山斤增为 2 R,温度山7增为2 T,则其总辐射功率为原来的_倍 解题要点: 1、C 斯特藩-玻耳兹曼定律:".必(7)随温度增高而增加维恩位移律:随着温度的升高,其单色辐出度最大值所对应的波长2”向短波方向移动。
1 卩 ;2、7:11由维恩位移定律:九T = b A 00—即一-—— ''I ''Irj~t3、64,由斯特藩-玻耳兹曼定律:*75-, 太阳的总辐射功=4T ^--M 0 = 47vR 2 3-aT 4***光电效应:1 91、 根据爱因斯坦光电效应方程:hv = -mv m +A 02 红限频率:1/。
=包h3 光子能量:E = hv = he / A , p = h/ A[ ]1.(基础训练4)用频率为y 的单色光照射某种金属时,逸出光电子的最大动能为 E K -,若改用频率为2v 的单色光照射此种金属时,则逸出光电了的最大动能为:(A) 2 E K . (B)2hv-E K . (C)hv-E K . (D) hv+E K . [ ]2.(自测提高2)已知一单色光照射在钠表面上,测得光电子的最大动能是1.2 eV, 而钠的红限波长是5400 A,那么入射光的波长是(A) 5350 A. (B) 5000 A. (C) 4350 A. (D) 3550 A.M B 2(T)M BA (T)1、兀、0,"2频率小得最多即波长改变量最大。
第一章 量子力学的诞生[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1×1.5m 2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;( 5 ) Compton 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:(1)h 2e m ;(2)h 2nm ;(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。
量子力学初步1. 设描述微观粒子运动的波函数为(),r t ψ,则ψψ*表示______________________________________;(),r t ψ须满足的条件是_______________________________;其归一化条件是_______________________________.2. 将波函数在空间各点的振幅同时增大D 倍,则粒子在空间的分布概率将_______________________________. (填入:增大D 2倍、增大2D 倍、增大D 倍或不变)3. 粒子在一维无限深方势阱中运动(势阱宽度为a ),其波函数为()()30x x x a a πψ=<<粒子出现的概率最大的各个位置是x = ____________________.4. 在电子单缝衍射实验中,若缝宽为a =0.1 nm (1 nm = 10-9 m),电子束垂直射在单缝面上,则衍射的电子横向动量的最小不确定量y p ∆= _________N·s.(普朗克常量h =6.63×10-34 J·s)5. 波长λ= 5000 Å的光沿x 轴正向传播,若光的波长的不确定量λ∆= 10-3 Å,则利用不确定关系式x p x h ∆∆≥可得光子的x 坐标的不确定量至少为_________.6. 粒子做一维运动,其波函数为()000xAxe x x x λψ-≥=≤式中λ>0,粒子出现的概率最大的位置为x = _____________.7. 量子力学中的隧道效应是指______________________________________ 这种效应是微观粒子_______________的表现.8. 一维无限深方势阱中,已知势阱宽度为a ,应用测不准关系估计势阱中质量为m 的粒子的零点能量为____________.9. 按照普朗克能量子假说,频率为ν的谐振子的能量只能为_________;而从量子力学得出,谐振子的能量只能为___________.10. 频率为ν的一维线性谐振子的量子力学解,其能量由下式给出:______________________,其中最低的量子态能量为__________,称为“零点能”.11. 根据量子力学,粒子能透入势能大于其总能量的势垒,当势垒加宽时,贯穿系数__________;当势垒变高时,贯穿系数________. (填入:变大、变小或不变)12. 写出以下算符表达式:ˆx p=__________;ˆH =__________;ˆyL =__________. 13. ˆx与ˆx p 的对易关系[]ˆˆ,x x p 等于__________. 14. 试求出一维无限深方势阱中粒子运动的波函数()()sin 1,2,3,n n xx A n a πψ==的归一化形式. 式中a 为势阱宽度.15. 利用不确定关系式x x p h ∆∆≥,估算在直径为d = 10-14 m 的核的质子最小动能的数量级.(质子的质量m =1.67×10-27 kg , 普朗克常量h =6.63×10-34 J·s )16. 已知粒子处于宽度为a 的一维无限深方势阱中运动的波函数为(),1,2,3,n n x x n a πψ==试计算n =1时,在x 1=a /4 → x 2=3a /4 区间找到粒子的概率.17. 一维无限深方势阱中的粒子,其波函数在边界处为零,这种定态物质波相当于两段固定的弦中的驻波,因而势阱的宽度a 必须等于德布罗意波半波长的整数倍。
量子力学初步作业(含标准答案)量子力学初步1. 设描述微观粒子运动的波函数为(),r t ψv,则ψψ*表示______________________________________;(),r t ψv 须满足的条件是_______________________________;其归一化条件是_______________________________.2. 将波函数在空间各点的振幅同时增大D 倍,则粒子在空间的分布概率将_______________________________. (填入:增大D 2倍、增大2D 倍、增大D 倍或不变)3. 粒子在一维无限深方势阱中运动(势阱宽度为a ),其波函数为()()30xx x a aπψ=<<粒子出现的概率最大的各个位置是x = ____________________.4. 在电子单缝衍射实验中,若缝宽为a =0.1 nm (1 nm = 10-9 m),电子束垂直射在单缝面上,则衍射的电子横向动量的最小不确定量y p ?= _________N·s.(普朗克常量h =6.63×10-34 J·s)5. 波长λ= 5000 ?的光沿x 轴正向传播,若光的波长的不确定量λ?= 10-3 ?,则利用不确定关系式x p x h ??≥可得光子的x 坐标的不确定量至少为_________.6. 粒子做一维运动,其波函数为()00x Axe x x x λψ-≥=≤式中λ>0,粒子出现的概率最大的位置为x = _____________.7. 量子力学中的隧道效应是指______________________________________ 这种效应是微观粒子_______________的表现.8. 一维无限深方势阱中,已知势阱宽度为a ,应用测不准关系估计势阱中质量为m 的粒子的零点能量为____________.9. 按照普朗克能量子假说,频率为ν的谐振子的能量只能为_________;而从量子力学得出,谐振子的能量只能为___________.10. 频率为ν的一维线性谐振子的量子力学解,其能量由下式给出:______________________,其中最低的量子态能量为__________,称为“零点能”.11. 根据量子力学,粒子能透入势能大于其总能量的势垒,当势垒加宽时,贯穿系数__________;当势垒变高时,贯穿系数________. (填入:变大、变小或不变)12. 写出以下算符表达式:?x p=__________;?H =__________;?yL =__________. 13. ?x与?x p 的对易关系[]??,x x p 等于__________. 14. 试求出一维无限深方势阱中粒子运动的波函数()()sin1,2,3,n n xx A n a的归一化形式. 式中a 为势阱宽度.15. 利用不确定关系式x x p h ??≥,估算在直径为d = 10-14 m 的核内的质子最小动能的数量级.(质子的质量m =1.67×10-27 kg ,普朗克常量h =6.63×10-34 J·s ) 16. 已知粒子处于宽度为a 的一维无限深方势阱中运动的波函数为(),1,2,3,n n xx n aπψ==L试计算n =1时,在x 1=a /4 → x 2=3a /4 区间找到粒子的概率.17. 一维无限深方势阱中的粒子,其波函数在边界处为零,这种定态物质波相当于两段固定的弦中的驻波,因而势阱的宽度a 必须等于德布罗意波半波长的整数倍。
2017-2018学年度人教版必修3-5� 17.1能量量子化作业1.伽利略、牛顿、爱因斯坦、霍金,这一串光辉的名字将永载世界科学的史册。
关于他们对物理学的贡献,下列说法正确的是()A. 伽利略主张用实验——数学方法研究自然规律B. 牛顿被誉为第一个称量地球质量的人C. 爱因斯坦创立能量子概念D. 霍金最先提出黑洞概念2.以下宏观概念中,哪些是“量子化”的( )A. 学生的个数B. 物体的质量C. 物体的动量D. 木棒的长度3.对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点,以下说法错误的是( )A. 以某一个最小能量值的整数倍一份一份的辐射或吸收B. 辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C. 吸收的能量可以是连续的D. 辐射和吸收的能量是量子化的4.2016年9月25日,被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县落成启用,开始接收来自宇宙深处的电磁波。
中国天眼的存在,使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星,对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义。
如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106W)的发射机,其发射的无线电波波长为126厘米。
那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取真空光速c=3⨯108m/s,普朗克常量h=6.6⨯10-34J∙s)A. 1023B. 1027C. 1031D. 10355.下列说法中错误的是A. 热辐射的辐射强度按波长的分布情况随温度的变化而有所不同B. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C. 如图在一个空腔上开一个小孔,射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸热最终不能从小孔射出,这个空腔就成了一个黑体D. 当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度强6.光在真空中传播,每份光子的能量取决于光的()A. 振幅B. 强弱C. 频率D. 速度7.关于黑体辐射的强度与波长的关系,如图正确的是A. B. C. D.8.把“能量子”概念引入物理学的物理学家是()A. 托马斯·杨B. 麦克斯韦C. 普朗克D. 赫兹9.下列说法正确的是( )C的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变A. 146B. 汤姆孙根据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型C. 处于n=3能级状态的大量氢原子自发跃迁时,能发出3种频率的光子D. 普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说10.一定功率的小灯泡发出的光向四周均匀辐射,平均波长为λ,在距离d处,每秒种落在垂直于光线方向、面积为S的球面上的光子数为N,普朗克常量为h,小灯泡的发光频率为多大?11.人体表面辐射本领的最大值落在波长为940μm处,它对应的是何种辐射?能量子的值为多大?12.爱因斯坦的相对论提出,物体的能量和质量之间存在一个定量关系:E=mc2,其中c为光在真空中的速度c=3×108m/s,电子的质量为m=9.1×10-31kg,其中普朗克常量为h=6.63×10-34J s;计算频率为v=5×1014Hz光子具有的动量是多少?若一电子的动量与该光子相同,该电子的运动速度是多少?该电子物质波的波长λe是多少?13.静止的钍(Th)核发生β衰变时放出一个β粒子而变成一个镤(Pa)核,同时产生了一个能量为ε的中微子。
第一次量子革命相关的成果篇一:第一次量子革命是指量子力学的诞生和发展,它标志着物理学的一个新纪元的开始。
量子力学的出现是20世纪最重要的科学事件之一,对许多领域产生了深远的影响,包括计算机科学、通信、材料科学、量子化学、物理学等。
本文将介绍第一次量子革命的相关成果,包括量子力学的基本原理、重要实验和数学模型。
1. 量子力学的基本原理量子力学的基本原理是基于量子力学的波粒二象性。
在经典物理学中,物质被认为是粒子,具有粒子的特性,例如质能等价原理和不确定性原理。
但是,在量子力学中,物质被认为是波,具有波动的特性,例如波函数和波粒叠加原理。
2. 重要实验20世纪是量子力学发展的关键时期,有许多重要的实验。
其中最著名的是1925年爱因斯坦和玻尔之间的著名争论,爱因斯坦反对量子力学的基本原理,认为它是不科学的。
但是,玻尔坚持量子力学的基本原理,并进行了著名的实验,证明了量子力学的正确性。
2.1 量子纠缠量子纠缠是量子力学中最著名的实验之一。
量子纠缠是指两个或多个粒子之间存在一种特殊的纠缠关系,使得它们的状态相互关联。
例如,如果两个粒子之间存在纠缠关系,测量一个粒子的状态将立即影响另一个粒子的状态,即使它们之间的距离很远。
2.2 量子隐形传态量子隐形传态是量子力学中的另一个重要实验。
量子隐形传态是指通过量子通信,将信息从一个地方传输到另一个地方,而无需直接传输实际的物体。
这是经典通信无法达到的技术水平。
3. 数学模型除了实验外,量子力学的数学模型也非常重要。
量子力学的数学模型是基于量子力学的基本原理建立的。
例如,量子力学中的波函数可以用数学模型来描述,并且可以通过数学模型进行预测和模拟。
第一次量子革命是20世纪最重要的科学事件之一,它标志着物理学的一个新纪元的开始。
量子力学的基本原理、重要实验和数学模型为计算机科学、通信、材料科学、量子化学、物理学等领域提供了重要的理论支持和实验基础。
篇二:第一次量子革命是指量子力学的发展。
《量子力学》作业题号及题目教材:曾谨言,《量子力学教程》,科学出版社(2003)(以下简称教材)作业题号:(章节按上课讲义为序)第一章量子力学的历史渊源作业:(无)第二章波函数与Schrödinger方程作业:教材P25-27,1、2、3、5第三章一维势场中的粒子作业:教材P50-52,1、2、3、4、6、10、11第四章力学量用算符表示作业:教材P74-75,1、2、3、4、10、12、14、15、16第五章量子力学的矩阵形式与表象理论作业:教材P142-143,1、2、3、4、6;P175,1第六章守恒量与对称性作业:教材P94-95,1、2、3、4、6、9第七章中心立场作业:教材P115-116,1、3、4、5、12第八章电磁场中粒子的运动作业:教材P126,3第九章自旋与角动量理论初步作业:教材P160-161,1、2、4、7、8第十章微扰论及其他近似方法作业:教材P195,1、2、4;P240,2、3第十一章量子跃迁作业:教材P220-221,1、3、4、6第十二章散射作业:教材P195,6参考书:曾谨言,《量子力学导论》(第二版),北京大学出版社(以下简称参考书)没有教材,使用上书的同学相应的作业题号和题目如下(与教材的题目一样)注:下面的作业题目中,“补充题目”是指布置了的在教材中有而在参考书中没有的作业题目,列出是为了便于只使用参考书的同学。
作业题目:注意:如果公式显示有问题,请安装mathtype5.2第一章 量子力学的历史渊源作业:(无)第二章 波函数与Schrödinger 方程作业:参考书P47-48,1、2、6以及下面题目补充题目:(相应教材P25,3)对于一维自由粒子,(a )设波函数为()ipx p x ψ= ,试用Hamilton 算符 222222d H p m m dx ==− 对()p x ψ运算,验证 2()()2p p p H x x mψψ=。
第一章 绪论
1. 基尔霍夫热辐射定律的使用条件是?
2. 假定一个人的体温37度,身高170厘米,直径为35厘米的圆柱体。
在平衡热辐射的前提下视为黑体。
问该人单位时间内向外界辐射的能量是多少?
3.一个黑体在1000K 时处在平衡热辐状态,在黑体表面单位时间、单位面积上发射的能量为多少?
4.人们在地球表面探测到火星表面的温度为300K ,人们利用何种波长的电磁波,观测火星时比较理想? 5.请用量子观点解释光电效应实验中发现的规律。
6.一束单色x 射线射向某物质,人们在某一散射角ϕ进行观察时发现了波长变长的数值为2
c
λ,问人们观察ray x -散射的
角度为多少?
7.卢瑟福的原子有核模型和经典理论相矛盾的地方是什么?为什么?
8.Bohr 的氢原子理论的三个假定。
9.求出氢原子玻尔理论的轨道半径的表达式。
10.求出氢原子处于定态时其能量表达式。
11.计算氢原子中电子由1-→
n n 状态跃迁时谱线频率,证明
∞→n 时这个频率恰好为电子在量子数为n 的圆轨道上绕转
的频率。
12.根据德布罗意假定和驻波条件得出玻尔的轨道量子化假
定。
13.假定地月距离为m 8
10
4⨯,月亮围绕地球的轨道为圆形,Kg
M
24
10
6⨯=地
,Kg
M
22
10
7⨯=月
,2
211
10
7.6--⋅⋅⨯=Kg
m N G
估算其德
布罗意波长。
14.利用Bohr 理论讨论月亮围绕地球旋转时月亮的可能轨道半径和其能量。
15.设电子枪枪口直径为0.01cm ,对电子的加速电压为
U =10KV ,求电子枪射出电子的横向不确定?=∆x
V
16.设原子线度为m
10
10
-,求原子中电子速度的不确定量。
17.设原子核线度为m
15
10
-,试判断,原子核是否由电子和质
子所组成,一般情况下中等质量原子核的平均结合能小于8Mev 。
(轻核和重核一般为2 Mev )
18.试由不确定关系来估算电子等微观粒子的自旋不是电子的机械自转。
(电子半径约为m
15
10
-)
19. 电子在以下几种情况下必须用量子力学来讨论它的运动行为?
A 电子枪射出来的电子,b 空中自由运动的电子,c 原子中的电子 d 宏观电场中的电子
20. 主量子数n = 3的原子中可以有多少个自旋向上的电子存在?答: 9个。
第二章 波函数和薛定谔方程
1.玻恩对波函数的统计解释为),(t r ψ。
2.波函数的标准化条件是什么? 答:单值、有限、连续。
3.求在一维势场中运动粒子的能级和波函数,及粒子出现
几率最大的位置坐标。
⎪⎩
⎪⎨⎧∞≤≤∞=a
x a x x x U ,0,
00,
)( 4 .设),(1
t r ϕ
和),(2t r ϕ是薛定谔方程ϕ
ψϕ)(22
2
r V m
t
i +∇-
=∂∂
束缚态
的两个解,证明x
d 2
21
*ϕϕ
⎰与时间无关。
11.氢原子基态波函数0
3
100
1
a r e
a
-=
πϕ。
求电子在基态时动量的
几率分布。
(即?)(=p ψ)
12.设粒子处于一维无限深方势阱中,⎩⎨⎧>∞<=2
/2/0)(a x a x x V ,
求粒子处于基态时的动量分布。
13.证明)()(x E x H ϕϕ=∧
,则ϕ*也是该能量本征方程的解。
[注
)(22
2
x v dx
d
m H +-
=∧
]
14.求角动量z 分量ϕ
∂∂-=∧
1
t i L
z
的本征值,本征函数。
15.求平面转子的能量本征值与本征函数。
16 一个经典谐振子,质量m=0.3kg ,绝强系数k =3.0N/m ,振幅A=0.10cm ,。
将这个系统当作量子振子处理。
9
已
知
波
函
数
为
a
x x a x a
x n a
x n n ≥==
,
0)(;
),2cos(
1)(ψπψ 。
计算其动能
的平均值,该函数是否是动能算符的本征函数,如果是本征值是多少?
10.证明:)()](,[x x
i x P x ψϕ∂∂-=
11. 经典力学中的力学量如何准换成量子力学的算符? 12.如果用时空坐标为变量,自由粒子动量算符的本征值是取确定值还是取不定值(具有不确定性)。
13. 自由粒子的动量本征函数的归一化是指?
14. 采用向归一化时,动量算符的本征值为?如果动量量子化了,在何时可以回归到经典的可以取连续数值情况? 15. 我们在讨论电子在库仑场中运动时曾经定义了
()()u r R r r
=
,为了得到解我们进行了渐进解的讨论和级数展开。
2
()()u e
f ρ
ρρ-
=,ρ
=ar 。
0
()s f b
υ
υ
υρρ
∞
+==∑。
其中s 不能小于1。
我
们为何要提出这样的要求? 7.证明x
i P x ∂∂-=∧
是厄米算符。
5. 粒子在一维势场)(x V 中运动,试证明属于不同能级的束缚态波函数互相正交。
证明:设1ϕ,2ϕ分别为能级1E 和2E 的束缚态波函数,对于一维定态问题而言,1ϕ和2ϕ可取为实变函数
∴ 021=⎰∞
∞-dx ϕϕ得到证明即可。
8.证明厄米算符的本征值为实数。
9.证明厄米算符的本征值取分立值所对应的非简并本征函数彼此正交。
第四章 态和力学量表象
1. 何谓表象?
答:我们讨论问题时都是在特定的空间中进行的。
当我们选定了在坐标空间中某个力学量的本征函数为基矢量来构建新的空间来讨论问题时,这个新的空间就是该表象。
2.设∧
Q 在坐标空间中的本征函数为i
U ,且组成完全系,则薛
定谔方程的矩陈表示式为(∑=
)()(x U t a
i i
ψ
),),(t x H t
i ψψ∧
=∂∂
10.l
φ为∧
F 的本征函数,l
F 本征值,l
φ组成完全系。
∴l
l l
F F φφ
=∧
,
部在任一量子态ϕ下,∧
F 的平均值等于什么?n
F 在ψ中出现的
几率是多少?。