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同济大学大学物理大作业第15章(1)量子物理解答

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第15章(1) 量子物理 答案

一、选择题

1. B 2. D 3. C 4. A 5. C 6. C 7. A

二、填空题

1. 1.04

2. 1.5 eV

3. coscospchch

4. 0.25

5. (1) 14

(2) 34

6. 21

7. 21n、42n

8. 3

三、计算题

1. 解：(1) hE，chhp

由爱因斯坦质能关系2mcE得 22chcEm

(2) 光对平面镜的光压

如解图(a)所示，每一个光子入射到平面镜M上，并以i角反射，其动量改变量为

nncos2cos2eicheimccmcm

平面镜上面积为S的截面上，在单位时间内受到碰撞的光子数为

SnicNcos

所以光压 SSnicimcScmcmNpcoscos2|)(|

由解图(b)可知)(ccm的大小为imccos2

所以 SSnicimcpcoscos2

inmc22cos2inh2cos2

解图 (b) )(ccmcmcm

解图 (a) neiicmcmM2. 解：(1) 由Amh221v，eBmRv 得

mBeRhcmRBemhcA2212222

(2) mBeRmUea2212222v

所以 meBRUa222

3. 解：(1) 由康普顿散射公式可得散射光波长

nm7071.0nm7070.0nm1.0)cos1(e0cmh

(2) 由能量守恒定律，反冲电子的动能

hchchhE00k

= 6.63×1034×3×108×()10707.1110111010J

= 8.23×1017J = 515 eV

4. 解：据玻尔理论，氢原子的电子由基态跃迁到量子数分别为7、6、5、4、3、2各激发态时所吸收的能量分别为：

eV32.13)eV60.13(eV76.1327,1E

eV22.13)eV60.13(eV66.1326,1E

eV06.13)eV60.13(eV56.1325,1E

eV75.12)eV60.13(eV46.1324,1E

eV09.12)eV60.13(eV36.1323,1E

eV20.10)eV60.13(eV26.1322,1E

设第一次和第二次轰击原子后，氢原子最高激发态的量子数分别为1n和2n，12nnn，当1n时，由氢原子中电子的跃迁规则可知，只有当51n、62n时，才能使辐射光谱线增加5条，对应的能级跃迁是：56，1,2,3,46。其它的能级跃迁（如2,3,45）都属于第一次发光的能级跃迁。由此可知，轰击电子的能量E在6,1E与7,1E之间，即eV32.13eV22.13E。

同理，当2n时，只有当21n、42n时，才能使辐射光谱线增加5条，对应的能级跃迁是：1,2,34, 1,23。其它的能级跃迁（12）属于第一次发光的能级跃迁。由此可知，轰击电子的能量E在4,1E与5,1E之间，即eV06.13eV75.12E。

BesM

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吴百诗,大学物理习题解析答案1,2,3,4目录

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吴百诗，《大学物理(下册)(第3次修订本B)》荣获国家教委优秀教材一等奖

大学物理习题解析答案2_西安交通大学出版社_吴百诗

文件（一） 页码顺序P.1，10；P.100～109；P.11，P.110~119；P.12；P.120~129；P.13；P.130~139；P.14； P.140~149; P.15；P150~159；P.16；P.160~169；P.17。

第2章 牛顿运动定律 习题

第3章 功和能 习题 （文件四）

第4章 冲量和动量 习题 （文件四）

第5章 刚体力学基础动量矩 习题 （文件四）

第6章 机械振动基础 习题 第11章（文件二）

第7章 机械波 习题 第12章（文件二）

第8章 热力学 习题 第9章（文件二）

第9章 气体动理论 习题 第10章（文件二）

《大学物理(下册)(第3次修订本B)》。

第10章 静电场 习题 第6章（文件一、四）

第11章 恒定电流的磁场 习题 第7章（文件一）

第12章 电磁感应与电磁场 习题 第8章（文件一）

第13章 波动光学基础 习题 （文件三）

第14章 狭义相对论力学基础 习题 （文件三）

第15章 量子物理基础 习题 （文件三）

第16章 原子核物理和粒子物理简介 习题 （文件三）

第17章 固体物理简介 激光 习题 （文件三）

量子力学典型例题分析解答

量子力学典型例题分析解答

量子力学例题

第二章

一．求解一位定态薛定谔方程

1．试求在不对称势井中的粒子能级和波函数

[解] 薛定谔方程:

当 , 故有

利用波函数在 处的连续条件

由 处连续条件:

由 处连续条件:

给定一个n 值,可解一个 , 为分离能级.

2． 粒子在一维 势井中的运动

求粒子的束缚定态能级与相应的归一化定态波函数

[解]体系的定态薛定谔方程为

当 时

对束缚态

解为

在 处连续性要求

将 代入得

又

相应归一化波函数为:

归一化波函数为:

3 分子间的范得瓦耳斯力所产生的势能可近似地表示为

求束缚态的能级所满足的方程

[解] 束缚态下粒子能量的取值范围为 当 时

当 时

薛定谔方程为

令

解为

当 时

令

解为

当 时

薛定谔方程为

令

薛定谔方程为

解为

由

波函数满足的连续性要求,有

要使 有非零解 不能同时为零

则其系数组成的行列式必须为零

计算行列式,得方程

例题

主要类型: 1.算符运算; 2.力学量的平均值; 3.力学量几率分布.

一. 有关算符的运算

1.证明如下对易关系

(1)

(2)

(3)

(4) (5)

[证]

(1)

(2)

(3)

大学物理学第15章作业题

大学物理学第15章作业题

15 －8 天狼星的温度大约是11 000 ℃.试由维恩位移定律计算其辐射峰值的波长.

解 由维恩位移定律可得天狼星单色辐出度的峰值所对应的波长

nm1057.27Tbλm

该波长属紫外区域，所以天狼星呈紫色.

15 －9 太阳可看作是半径为7.0 ×108 m 的球形黑体，试计算太阳的温度.设太阳射到地球表面上的辐射能量为1.4 ×103 W·m-2 ，地球与太阳间的距离为1.5 ×1011m.

分析 以太阳为中心，地球与太阳之间的距离d 为半径作一球面，地球处在该球面的某一位置上.太阳在单位时间内对外辐射的总能量将均匀地通过该球面，因而可根据地球表面单位面积在单位时间内接受的太阳辐射能量E，计算出太阳单位时间单位面积辐射的总能量TM，再由公式4TσTM，计算太阳温度.

解 根据分析有

22π4π4REdTM (1)

4TσTM (2)

由式(1)、(2)可得

K58002/122σREdT

15 －10 钨的逸出功是4.52eV，钡的逸出功是2.50eV，分别计算钨和钡的截止频率.哪一种金属可以用作可见光范围内的光电管阴极材料？

分析 由光电效应方程Wmh2v21v可知，当入射光频率ν ＝ν0 (式中ν0＝W/h)时，电子刚能逸出金属表面，其初动能02v21m.因此ν0 是能产生光电效应的入射光的最低频率(即截止频率)，它与材料的种类有关.由于可见光频率处在0.395 ×1015 ～0.75 ×1015Hz 的狭小范围内，因此不是所有的材料都能作为可见光范围内的光电管材料的(指光电管中发射电子用的阴极材料).

解 钨的截止频率 Hz1009.115101hWv 钡的截止频率 Hz10603.015202hWv

对照可见光的频率范围可知，钡的截止频率02v正好处于该范围内，而钨的截止频率01v大于可见光的最大频率，因而钡可以用于可见光范围内的光电管材料.

大学物理同济版答案

大学物理同济版答案

大学物理同济版答案

【篇一：大学物理实验报告答案(最全)】

txt>（包括实验数据及思考题答案全）

1.伏安法测电阻

实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。

(3) 实验方法原理

一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5ma 电流表 1 只，0－5v 电压表 1 只，0～50ma 电流表 1 只，0～10v 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，df1730sb3a 稳压源 1 台。

实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。

(1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 u 值和 i 值。对每一个电阻测量 3 次。1

u

根据欧姆定律， r = ，如测得 u 和 i 则可计算出 r。值得注意的是，本实验待测电阻有两只，

i

54.7

max

1

52.9

53.2

1

1

2

2

r/ ?

2

(1) 由

(2) 由

?= 0.075 ； ?i = i0.075ma, ?i= 0.75ma ；

2

max

1 2

u

= (3) 再由 ur

r

2

i

2

( 3v +

) (

1

r2 1? ； 3i ) ，求得 r1 9 10 ?

3

(4) 结果表示 r

2

(44 1)

2.光栅衍射

实验目的

(1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法 。

(3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长 实验方法原理

k

k

(1) 调整分光计的工作状态，使其满足测量 条件。

(2) 利用光栅衍射 测量汞灯在可见光范 围内几条谱线的波长。