大学物理 原子结构 激光 固体习题

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《大学物理AII 》作业No.09原子结构激光固体

班级________学号________姓名_________成绩_______

一、选择题

1．有下列四组量子数：

(1)n =3，l =2，m l =0，2

1=

s m (2)n =3，l =3，m l =1，21=

s m (3)n =3，l =1，m l =-1，2

1−=s m (4)n =3，l =0，m l =0，2

1

−

=s m 其中可以描述原子中电子状态的［

］

(A)只有(1)和(3)

(B)只有(2)和(4)

(C)只有(1)、(3)和(4)

(D)只有(2)、(3)和(4)

解：根据泡利不相容原理四个量子数n 、l 、m l 、s m 不能完全相同知：(1)、(3)和(4)组是正确的。

故选C

2．氢原子中处于2p 状态的电子，描述其量子态的四个量子数(s l m m l n ,,,)可能取的值

为［

］

(A)

(3,2,1,－2

1)

(B)

(2,1,0,

2

1)(C)(2,1,－1,－21

)(D)(1,0,0,2

1)

解：根据泡利不相容原理知：2p 状态的电子四个量子数n 、l 、m l 、s m 可取：2=n ，1=l ，

1,0±=l m ，2/1±=s m ，则知(B)、(C)组是正确的。

故选BC

3．P 型半导体中杂质原子所形成的局部能级(也称受主能级)，在能级结构中应处于［］(A)满带中(B)导带中

(C)禁带中，但接近满带顶(D)禁带中，但接近导带底解：由P 型半导体能带特征（P243）知：(C)正确。

故选C

4．与绝缘体相比较，半导体能带结构的特点是

［］(A)导带也是空带

(B)满带与导带重合(C)满带中总是有空穴，导带中总是有电子(D)禁带宽度较窄

解：由绝缘体、半导体能带特征（P241）知：(D)正确。

故选D

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5．激发本征半导体中传导电子的几种方法有(1)热激发，(2)光激发，(3)用三价元素掺杂，(4)用五价元素掺杂。对于纯锗和纯硅这类本征半导体，在上述方法中能激发其传导电子的只有［］(A)(1)和(2)

(C)(1)(2)和(3)(4)解：由本征半导体能带特征（P242）知：

激发本征半导体中传导电子的方法中(1)、(2)和(4)是正确

故选D

6．硫化镉(CdS)晶体的禁带宽度为2.42eV ，要使这种晶体产生本征光电导，则入射到晶体上的(普朗克常量s J 1063.634⋅×=−h ，基本电荷C 1060.119−×=e )［

］

(A)650nm

(B)628nm

(C)550nm

(D)514nm

解：入射到晶体上的光的能量需满足ΔE ≥νh ，则光的波长满足

ΔE λ

≥hc

，即有()()nm 514m 1014.510

6.142.21031063.6719

8

34=×=×××××=∆≤−−−E hc λ故选D

7．下述说法中，正确的是［

］

(A)本征半导体是电子与空穴两种载流子同时参与导电，而杂质半导体(n 型或p 型)只有一种载流子(电子或空穴)参与导电，所以本征半导体导电性能比杂质半导体好

(B)n 型半导体的导电性能优于p 型半导体，因为n 型半导体是负电子导电，p 型半导体是正离子导电

(C)n 型半导体中杂质原子所形成的局部能级靠近导带的底部，使局部能级

中多余的电子容易被激发跃迁到导带中去，大大提高了半导体导电性能(D)p 型半导体的导电机构完全决定于满带中空穴的运动

解：由本征、P 型、N 型半导体能带特征（P242）知：(C)正确

故选C

8．在激光器中利用光学谐振腔［

］(A)可提高激光束的方向性，而不能提高激光束的单色性(B)可提高激光束的单色性，而不能提高激光束的方向性(C)可同时提高激光束的方向性和单色性

(D)既不能提高激光束的方向性也不能提高其单色性

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解：由激光器中光学谐振腔的功能（P180）知：(C)正确故选C

9．世界上第一台激光器是

［D ］(A)氦－氖激光器

(B)二氧化碳激光器(C)钕玻璃激光器(D)红宝石激光器

(E)砷化镓结型激光器解：由激光器发展历史知：(D)正确

故选D 10．按照原子的量子理论，原子可以通过自发辐射和受激辐射的方式发光，它们所产生的光的特点是：［］(A)前者是相干光，后者是非相干光

(B)前者是非相干光，后者是相干光(C)都是相干光(D)都是非相干光

解：由激光的产生原理及特性（P182）知：(B)正确。

故选B 二、填空题

1．多电子原子中，电子的排列遵循原理和

原理。

解：电子的排列遵循

泡利不相容

原理和

能量最小

原理

2．锂(Z =3)原子中含有3个电子，电子的量子态可用(n ，l ，m l ，m s )四个量子数来描述，若已知基态锂原子中一个电子的量子态为(1，0，0，

2

1

)，则其余两个电子的量子态分别为(_______________________)和(__________________________)。

解：根据泡利不相容原理和能量最低原理知：其余两个电子的量子态分别为

1，0，0，21−

和2，0，0，21

或2，0，0，2

1−3．根据量子力学理论，氢原子中电子的角动量在外磁场方向上的投影为ℏl z m L =，当角

量子数l ＝2时，z L 的可能取值为

。

解：根据氢原子量子力学理论中各种量子数取值规则有：

当l ＝2时，2,1,0±±=l m ，故ℏ

ℏ2,,0±±=z L