201901量子力学练习题

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量子力学习题和答案

量子力学考试题（共五题，每题20分）1、扼要说明：（a ）束缚定态的主要性质。

（b ）单价原子自发能级跃迁过程的选择定则及其理论根据。

2、设力学量算符（厄米算符）∧F ，∧G 不对易，令K＝i （∧F∧G-∧G∧F），试证明：（a ）∧K 的本征值是实数。

（b ）对于∧F 的任何本征态ψ，∧K 的平均值为0。

（c ）在任何态中2F +2G ≥K3、自旋 /2的定域电子（不考虑“轨道”运动）受到磁场作用，已知其能量算符为S Hˆˆω=H＝ω∧zS +ν∧xS （ω，ν>0，ω»ν）（a ）求能级的精确值。

（b ）视ν∧xS 项为微扰，用微扰论公式求能级。

4、质量为m 的粒子在无限深势阱（0<x<a ）中运动，处于基态。

写出能级和波函数，并计算平均值x ，x p ，x xp5、某物理体系由两个粒子组成，粒子间相互作用微弱，可以忽略。

已知单粒子“轨道”态只有3种：aψ(→r )，bψ(→r )，cψ(→r )，试分别就以下两种情况，求体系的可能（独立）状态数目。

（i ）无自旋全同粒子。

（ii ）自旋 /2的全同粒子（例如电子）。

量子力学考试评分标准1、（a ），（b ）各10分（a ）能量有确定值。

力学量（不显含t ）的可能测值及概率不随时间改变。

（b ）（n l m m s ）→（n’ l’ m’ m s ’）选择定则：l ∆＝1±，m ∆＝0,1±，s m ∆＝0 根据：电矩m 矩阵元-e →r n’l’m’m s ’，n l m m s ≠2、（a ）6分（b ）7分（c ）7分（a ）∧K 是厄米算符，所以其本征值必为实数。

（b ）∧Fψ＝λψ，ψ∧F＝λψK ＝ψ∧Kψ＝iψ∧F ∧G-∧G ∧F ψ＝i λ｛ψ∧Gψ-ψGψ｝＝0（c ）(∧F +i ∧G )(∧F -i ∧G )=∧F 2+∧G 2-∧Kψ(∧F +i ∧G )(∧F -i ∧G )ψ=︱(∧F -i ∧G )ψ︱2≥0∴<∧F 2+∧G2-∧K >≥0，即2F +2G ≥K 3、(a)，(b)各10分 (a) ∧H ＝ω∧zS +ν∧xS ＝2ω［1001-］+2ν［0110］＝2［ωννω-］∧H ψ＝E ψ，ψ＝［b a］，令E ＝2λ，则［λωννλω---］［b a］＝0，︱λωννλω---︱＝2λ-2ω-2ν＝0λ＝±22νω+，E 1＝-222νω+，E 2＝222νω+当ω»ν，22νω+＝ω（1+22ων）1/2≈ω（1+222ων）＝ω+ων22E 1≈-2［ω+ων22］，E 2 ＝2［ω+ων22］（b ）∧H ＝ω∧zS +ν∧xS ＝∧H 0+∧H ’，∧H 0＝ω∧z S ，∧H ’＝ν∧xS ∧H本征值为ω21±，取E 1（0）＝-ω21，E 2（0）＝ω21相当本征函数（S z 表象）为ψ1(0)＝[10]，ψ2(0)＝[01]则∧H ’之矩阵元（S z 表象）为'11H =0，'22H =0，'12H ＝'21H＝ν21E 1＝E 1（0）+'11H +)0(2)0(12'21E E H-＝-ω21+0-ων 2241＝-ω21-ων241E 2＝E 2（0）+'22H+)0(1)0(22'12E E H -＝ω21+ων2414、E 1＝2222maπ，)(1x ψ＝⎪⎩⎪⎨⎧0sin 2ax aπ a x x ax ≥≤<<,00x ＝dxx a⎰021ψ＝2sin22a dx a xx aa=⎰πxp ＝-i ⎰=adx dxd 011ψψ-i⎰=aaxd a2)sin21(2πxxp ＝-i⎰⎰-=aaa xd axx ai dx dxd x11)(sinsin2ππψψ＝⎰-aaxxd ai 02)(sin1π＝sin[12aa x x ai π --⎰adx ax2]sinπ＝0+⎰=ai dx ih2122ψ 四项各5分 5、（i ），（ii ）各10分（i ）s ＝0，为玻色子，体系波函数应交换对称。

量子力学基础试题及答案

量子力学基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 量子力学中，物质的波粒二象性是由哪位科学家提出的？A. 爱因斯坦B. 普朗克C. 德布罗意D. 海森堡答案：C2. 量子力学的基本原理之一是不确定性原理，该原理是由哪位科学家提出的？A. 玻尔B. 薛定谔C. 海森堡D. 狄拉克答案：C3. 量子力学中，描述粒子状态的数学对象是：A. 波函数B. 概率密度C. 动量D. 能量答案：A4. 量子力学中，哪个方程是描述粒子的波动性质的基本方程？A. 薛定谔方程B. 麦克斯韦方程C. 牛顿第二定律D. 相对论方程答案：A5. 量子力学中，哪个原理说明了粒子的波函数在测量后会坍缩到一个特定的状态？A. 叠加原理B. 波函数坍缩原理C. 不确定性原理D. 泡利不相容原理答案：B二、填空题（每题3分，共15分）1. 在量子力学中，粒子的动量和位置不能同时被精确测量，这一现象被称为______。

答案：不确定性原理2. 量子力学中的波函数必须满足______条件，以确保物理量的概率解释是合理的。

答案：归一化3. 量子力学中的粒子状态可以用______来描述，它是一个复数函数。

答案：波函数4. 量子力学中的______方程是描述非相对论性粒子的波函数随时间演化的基本方程。

答案：薛定谔5. 量子力学中的______原理表明，不可能同时精确地知道粒子的位置和动量。

答案：不确定性三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述量子力学与经典力学的主要区别。

答案：量子力学与经典力学的主要区别在于，量子力学描述的是微观粒子的行为，它引入了波粒二象性、不确定性原理和量子叠加等概念，而经典力学主要描述宏观物体的运动，遵循牛顿力学的确定性规律。

2. 描述量子力学中的波函数坍缩现象。

答案：波函数坍缩是指在量子力学中，当对一个量子系统进行测量时，系统的波函数会从一个叠加态突然转变到一个特定的本征态，这个过程是不可逆的，并且与测量过程有关。

量子力学习题集及答案

09光信息量子力学习题集一、填空题1．设电子能量为4电子伏，其德布罗意波长为（ 6.125οA ）。

2．索末菲的量子化条件为=nh pdq ），应用这量子化条件求得一维谐振子的能级=n E （ ηωn ）。

3．德布罗意假说的正确性，在1927年为戴维孙和革末所做的（电）子衍射实验所证实，德布罗意关系（公式）为（ ηω=E ）和（ k p ρηρ= ）。

4．三维空间自由粒子的归一化波函数为()r pρρψ=（ r p i e ρρηη⋅2/3)2(1π ）， ()()=⎰+∞∞-*'τψψd r r p p ρρρρ（ )(p p ρρ-'δ ）。

5．动量算符的归一化本征态=)(r p ρρψ（r p i e ρρηη⋅2/3)2(1π ），='∞⎰τψψd r r p p )()(*ρρρρ（ )(p p ρρ-'δ ）。

6．t=0时体系的状态为()()()x x x 2020,ψψψ+=，其中()x n ψ为一维线性谐振子的定态波函数，则()=t x ,ψ（ t i t i ex ex ωωψψ25220)(2)(--+ ）。

7．按照量子力学理论，微观粒子的几率密度w =2），几率流密度=（()**2ψ∇ψ-ψ∇ψμηi ）。

8．设)(r ρψ描写粒子的状态，2)(r ρψ是（粒子的几率密度），在)(r ρψ中Fˆ的平均值为F =（ ⎰⎰dx dx Fψψψψ**ˆ ）。

9．波函数ψ和ψc 是描写（同一）状态，δψi e 中的δi e 称为（相因子），δi e 不影响波函数ψ1=δi ）。

10．定态是指（能量具有确定值）的状态，束缚态是指（无穷远处波函数为零）的状态。

11．)i exp()()i exp()(),(2211t Ex t E x t x ηη-+-=ψψψ是定态的条件是（ 21E E = ），这时几率密度和（几率密度）都与时间无关。

2019年级-量子力学试卷及答案A

2019学年第1学期考试试题及答案（A ）卷课程名称《量子力学》任课教师签名出题教师签名审题教师签名考试方式（闭）卷适用专业考试时间（120 ）分钟一、填空题（25分）1、(3分)电子被100V 的电压加速，则电子的德布罗意波长为(电子的质量为9.1×10-31kg ，电子的电量为1.602×10－19库仑，普朗克常数 h ＝6.62559×10－34J ·s)；2、(4分)力学量A 的本征态为n ψ，相应的本征值为a n ，n=1.2.3K 。

如果体系处于状态2211ψψψc c +=，则测量A 所得的结果为a 1或a 2，其出现的概率分别为和。

3、(2分)若对应于力学量A 的本征值A n 有两个本征函数，则称Aˆ的本征值A n 是。

4、(2分)所有可观测量对应的算符均为算符。

5、(3分)算符2ˆL 和z L )的共同的本征函数是。

6、(4分)[]=x n p x , ；7、(4分)泡利算符与自旋算符之间的关系满足；泡利算符z y x σσσˆˆˆ＝； 8、(3分)在一三维函数空间，在某一正交归一的基矢下，体系的哈密顿算符用矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=300021012H 表示。

则当测量系统的能量时，能量的可能结果是。

二、简答题(13分)1、(7分)什么是波函数的统计解释？量子力学的波函数与声波和光波的主要区别是什么？ 2、(6分)写出量子力学中的测不准关系。

如果两个算符不对易，则这两个算符所代表的力学量能否同时取确定值。

三、证明题(12分)1、(5分)证明自由粒子平面波函数是动量算符xP ˆ的本征函数并求本征值。

2、(7分) 证明：在Z L ˆ的本征态下，0=XL 。

四、计算 (50分)1、(15分)设矩阵A 、B 、C 满足A 2=B 2=C 2=1，BC －CB=iA 。

(a) 证明AB+BA=AC+CA=0；(b) 在A 表象中(设无简并)，求出B 和C 的矩阵表示。

量子力学试题及答案

量子力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 量子力学的基本原理之一是：A. 牛顿运动定律B. 薛定谔方程C. 麦克斯韦方程组D. 热力学第二定律2. 波函数的绝对值平方代表：A. 粒子的动量B. 粒子的能量C. 粒子在某一位置的概率密度D. 粒子的波长3. 以下哪个不是量子力学中的守恒定律？A. 能量守恒B. 动量守恒C. 角动量守恒D. 电荷守恒4. 量子力学中的不确定性原理是由哪位物理学家提出的？A. 爱因斯坦B. 波尔C. 海森堡D. 薛定谔5. 在量子力学中，一个粒子的波函数可以表示为：B. 一个复数C. 一个向量D. 一个矩阵二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述海森堡不确定性原理，并解释其在量子力学中的意义。

2. 解释什么是量子纠缠，并给出一个量子纠缠的例子。

3. 描述量子隧道效应，并解释它在实际应用中的重要性。

三、计算题（每题25分，共50分）1. 假设一个粒子在一维无限深势阱中，其波函数为ψ(x) = A *sin(kx)，其中A是归一化常数。

求该粒子的能量E。

2. 考虑一个二维电子在x-y平面上的波函数ψ(x, y) = A * e^(-αx) * cos(βy)，其中A是归一化常数。

求该电子的动量分布。

答案一、选择题1. B. 薛定谔方程2. C. 粒子在某一位置的概率密度3. D. 电荷守恒4. C. 海森堡二、简答题1. 海森堡不确定性原理指出，粒子的位置和动量不能同时被精确测量，其不确定性关系为Δx * Δp ≥ ħ/2，其中ħ是约化普朗克常数。

这一原理揭示了量子世界的基本特性，即粒子的行为具有概率性而非确定性。

2. 量子纠缠是指两个或多个量子系统的状态不能独立于彼此存在，即使它们相隔很远。

例如，两个纠缠的电子，无论它们相隔多远，测量其中一个电子的自旋状态会即刻影响到另一个电子的自旋状态。

3. 量子隧道效应是指粒子在经典物理中无法穿越的势垒，在量子物理中却有一定概率能够穿越。

量子力学练习题答案

量子力学练习题参考答案
一、简答题 1．简述光电效应中经典物理学无法解释的实验现象。答：光电效应中经典物理学无法解释的实验现象有：（1）对入射光存在截止频率ν0 ，小于该频率的入射光没有光电子逸出；（2）逸出的光电子的能量只与入射光的频率ν 有关，入射光的强度无关；（3）截止频率只与材料有关而与光强无关；（4）入射光的强度只影响逸出的光电子的数量；（5）无论多弱的光，只要其频率大于截止频率，一照射到金属表面，就有光电子逸出。 2．简述 Planck 的光量子假设。答：Planck 的光量子假设为，对于一定的频率为ν 的辐射，物体吸收或发射的能量只能以 hν 为单位来进行。 3．写出 Einstein 光电方程，并阐述 Einstein 对光电效应的量子解释。答：Einstein 光电方程为 hν = 1 mv2 + W 。
⎤ ⎥ ⎦
16．简述粒子动量与位置的不确定关系。
答：若要想精确地知道粒子的动量值，就无法得知粒子的具体位置；要想
精确地知道粒子的位置，就无法得知粒子的具体动量值，位置分布的均方
差和动量分布的均方差受到下面关系的制约
Δx ⋅ Δp ≥ = 2
17．简述量子力学的态叠加原理。
答：量子力学的态叠加原理是指如果ψ1 、ψ 2 、ψ 3 ……均是体系的可能状态，
Wmk =| am (t) |2
∫ ∫ 其中
am
(t)
=
1 i=
t 0
eiωmkτ
H
′
mk
dτ
，
H
′
mk
=
ϕm* Hl ′(t)ϕkdτ ，ωmk = (Em − Ek ) / =
二、证明题 1．证明黑体辐射的辐射本领 E(ν ,T ) 与 E(λ,T ) 之间的关系。证明：黑体的辐射本领是指辐射体单位面积在单位时间辐射出来的、单位频率间隔内的能量，用 E(ν ,T ) 表示。由于ν = c / λ ，所以黑体的辐射本领也可以表示成 E(λ,T ) 。由定义得单位面积、单位时间内辐射的能量为

量子力学练习题

量子力学练习题-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN一. 填空题1．量子力学的最早创始人是，他的主要贡献是于 1900 年提出了假设，解决了的问题。

2．按照德布罗意公式，质量为21,μμ的两粒子，若德布罗意波长同为λ，则它们的动量比p 1:p 2= 1:1；能量比E 1：E 2= 。

3．用分辨率为1微米的显微镜观察自由电子的德布罗意波长，若电子的能量E=kT 23（k 为玻尔兹曼常数），要能看到它的德布罗意波长，则电子所处的最高温度T max = 。

4．阱宽为a 的一维无限深势阱，阱宽扩大1倍，粒子质量缩小1倍，则能级间距将扩大(缩小) ；若坐标系原点取在阱中心，而阱宽仍为a ，质量仍为μ，则第n 个能级的能量E n = ，相应的波函数=)(x n ψ()a x ax n a n <<=0sin 2πψ和。

5．处于态311ψ的氢原子，在此态中测量能量、角动量的大小，角动量的z 分量的值分别为E=eV eV 51.136.132-=；L= ；L z = ，轨道磁矩M z = 。

6．两个全同粒子组成的体系，单粒子量子态为)(q k ϕ，当它们是玻色子时波函数为),(21q q s ψ= ；玻色体系为费米子时=),(21q q A ψ ；费米体系7．非简并定态微扰理论中求能量和波函数近似值的公式是E n =()()+-'+'+∑≠0020m nnm mn mn nE EH H E ，)(x n ψ = ())() +-'+∑≠00020m m nnm mnn E EH ψψ，其中微扰矩阵元 'mn H =()()⎰'τψψd H n m 00ˆ；而'nn H 表示的物理意义是。

该方法的适用条件是本征值，。

8．在S 2和S 2的共同表象中，泡利矩阵的表示式为=x σ ，=y σ ，=z σ 。

量子力学试题及答案

量子力学试题及答案一、选择题1. 下列哪个不是量子力学的基本假设？A. 薛定谔方程描述了微观粒子的运动B. 波粒二象性存在C. 粒子的能量只能取离散值D. 电子具有自旋答案：A2. 量子力学中，波函数ψ的物理意义是什么？A. 粒子的位置分布概率幅B. 粒子的动量C. 粒子的自旋D. 粒子的能量答案：A3. 下列哪个是测量厄米算符A的本征值所对应的本征态？A. |A⟩= A|ψ⟩B. A|ψ⟩= λ|ψ⟩C. A|ψ⟩= |ψ⟩D. A|ψ⟩ = 0答案：B4. 对于厄米算符A和B，若它们对易（即[A, B] = 0），则可以同时拥有共同的一组本征态。

A. 正确B. 错误答案：A5. 量子力学中，双缝干涉实验的实验结果说明了下列哪个基本原理？A. 波粒二象性B. 运动不确定性原理C. 量子纠缠D. 全同粒子统计答案：A二、填空题1. 薛定谔方程的一般形式为___________。

答案：iℏ∂ψ/∂t = Hψ2. 微观粒子的自旋可取的两个可能取值是_________。

答案：±1/23. 薛定谔方程描述的是粒子的_________。

答案：波函数4. 在量子力学中，观测算符A的平均值表示为_________。

答案：⟨A⟩ = ⟨ψ|A|ψ⟩5. 测量量子系统时，波函数会坍缩到观测算符A的_________上。

答案：本征态三、简答题1. 请简要解释波粒二象性的概念及其在量子力学中的意义。

答：波粒二象性是指微观粒子既具有粒子性质又具有波动性质。

在量子力学中，波函数描述了粒子的波动性质，可以通过波函数的模的平方得到粒子在不同位置出现的概率分布。

波粒二象性的意义在于解释了微观世界中一些奇特的现象，例如双缝干涉实验和量子隧穿现象。

2. 请简要说明量子力学中的不确定性原理。

答：量子力学中的不确定性原理由海森堡提出，它表明在同时测量一粒子的位置和动量时，粒子的位置和动量不能同时具有确定的值，其精度存在一定的限制。

量子力学习题

量子力学作业（一）班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 日期:__________年_______月_______日成绩:_____________ 一、选择题1.以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示，然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线在图中用虚线表示．满足题意的图是［］2.保持光电管上电势差不变，若入射的单色光光强增大，则从阴极逸出的光电子的最大初动能E 0和飞到阳极的电子的最大动能E K 的变化分别是(A) E0增大，E K 增大． (B) E 0不变，E K 变小．(C) E 0增大，E K 不变． (D) E 0不变，E K 不变．［］ 3.用频率为ν1的单色光照射某种金属时，测得饱和电流为I 1，以频率为ν2的单色光照射该金属时，测得饱和电流为I 2，若I 1> I 2，则(A) ν1 >ν2． (B) ν1 <ν2．(C) ν1 =ν2． (D) ν1与ν2的关系还不能确定．［］ 4.某金属产生光电效应的红限波长为λ0，今以波长为λ (λ <λ0)的单色光照射该金属，金属释放出的电子(质量为m e )的动量大小为 (A) λ/h ． (B) 0/λh(C)λλλλ00)(2+hc m e (D)2λhcm e(E)λλλλ00)(2-hc m e ［］5.康普顿效应的主要特点是(A) 散射光的波长均比入射光的波长短，且随散射角增大而减小，但与散射体的性质无关．(B) 散射光的波长均与入射光的波长相同，与散射角、散射体性质无关．(C) 散射光中既有与入射光波长相同的，也有比入射光波长长的和比入射光波长短的.这与散射体性质有关．(D) 散射光中有些波长比入射光的波长长，且随散射角增大而增大，有些散射光波长与入射光波长相同．这都与散射体的性质无关．［］6.设用频率为ν1和ν2的两种单色光，先后照射同一种金属均能产生光电效应．已知金属的红限频率为ν0，测得两次照射时的遏止电压|U a 2| = 2|U a 1|，则这两种单色光的频率有如下关系： (A) ν2 = ν1 - ν0． (B) ν2 = ν1 + ν0．(C) ν2 = 2ν1 - ν0． (D) ν2 = ν1 - 2ν0．［］ 7.用X 射线照射物质时，可以观察到康普顿效应，即在偏离入射光的各个方向上观察到散射光，这种散射光中(A) 只包含有与入射光波长相同的成分．(B) 既有与入射光波长相同的成分，也有波长变长的成分，波长的变化只与散射方向有关，与散射物质无关．(C) 既有与入射光相同的成分，也有波长变长的成分和波长变短的成分，波长的变化既与散射方向有关，也与散射物质有关．(D) 只包含着波长变长的成分，其波长的变化只与散射物质有关与散射方向无关．［］ 8.如果两种不同质量的粒子，其德布罗意波长相同，则这两种粒子的 (A) 动量相同． (B) 能量相同．(C) 速度相同． (D) 动能相同．［］ 9.电子显微镜中的电子从静止开始通过电势差为U 的静电场加速后，其德布罗意波长是 0.4 ÅU 约为(A) 150 V ． (B) 330 V ．(C) 630 V ． (D) 940 V ．［］(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s) 10.静止质量不为零的微观粒子作高速运动，这时粒子物质波的波长λ与速度v 有如下关系： (A) v ∝λ ． (B) v /1∝λ． (C)2211c-∝v λ． (D) 22v -∝c λ．［］二、填空题11.某光电管阴极, 对于λ = 4910 Å的入射光，其发射光电子的遏止电压为0.71 V ．当入射光的波长为__________________Å时，其遏止电压变为1.43 V ．( e =1.60×10-19 C ，h =6.63×10-34 J ·s ) 12.某一波长的X 光经物质散射后，其散射光中包含波长________和波长__________的两种成分，其中___________的散射成分称为康普顿散射． 13.在B =1.25×10-2 T 的匀强磁场中沿半径为R =1.66 cm 的圆轨道运动的α粒子的德布罗意波长是__________________．(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，基本电荷e =1.60×10-19 C) 14.为使电子的德布罗意波长为1 Å，需要的加速电压为_______________．(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，基本电荷e =1.60×10-19 C ，电子质量m e =9.11×10-31 kg) 15.令)/(c m h e c =λ(称为电子的康普顿波长，其中e m 为电子静止质量，c 为真空中光速，h 为普朗克常量)．当电子的动能等于它的静止能量时，它的德布罗意波长是λ =________________λc ． 16.在戴维孙——革末电子衍射实验装置中，自热阴极K 发射出的电子束经U = 500 V 的电势差加速后投射到晶体上．这电子束的德布罗意波长λ =⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽nm(电子质量m e = 9.11×10-31kg ，基本电荷e =1.60×10-19C ，普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ) 17.静止质量为m e 的电子，经电势差为U 12的静电场加速后，若不考虑相对论效应，电子的德布罗意波长λ＝________________________________． 18.若中子的德布罗意波长为2 Å，则它的动能为________________．(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，中子质量m =1.67×10-27 kg) 19.如果电子被限制在边界x 与x +∆x 之间，∆x =0.5 Å，则电子动量x 分量的不确定量近似地为________________kg ·m ／s ． (不确定关系式∆x ·∆p ≥h ，普朗克常量h =6.63×10-34J ·s) 20.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∆p y =______________N ·s ．(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s) 三、计算题 21.设康普顿效应中入射X 射线(伦琴射线)的波长λ =0.700 Å，散射的X 射线与入射的X 射线垂直，求：(1) 反冲电子的动能E K ． (2) 反冲电子运动的方向与入射的X 射线之间的夹角θ．(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，电子静止质量m e =9.11×10-31 kg) 22.α粒子在磁感应强度为B = 0.025 T 的均匀磁场中沿半径为R =0.83 cm 的圆形轨道运动． (1) 试计算其德布罗意波长．U(2) 若使质量m = 0.1 g的小球以与α粒子相同的速率运动．则其波长为多少？(α粒子的质量mα =6.64×10-27 kg，普朗克常量h =6.63×10-34 J·s，基本电荷e =1.60×10-19 C)23.若光子的波长和电子的德布罗意波长λ相等，试求光子的质量与电子的质量之比．24.质量为m e的电子被电势差U12 = 100 kV的电场加速，如果考虑相对论效应，试计算其德布罗意波的波长．若不用相对论计算，则相对误差是多少？(电子静止质量m e=9.11×10-31 kg，普朗克常量h =6.63×10-34 J·s，基本电荷e =1.60×10-19 C)参考答案1. B2. D3. D4. E5. D6. C7. B8. A9. D 10. C 11.3.82×103 3分12.不变 1分变长 1分波长变长 1分13.0.1 Å 3分14.150 V 3分15.3/1 3分16.0.0549 3分17.2/112)2/(eU m he 3分18.3.29×10-21 J 3分19.1.33×10-23 3分20.1.06×10-24 （或 6.63×10-24或0.53×10-24 或 3.32×10-24） 3分参考解：根据 ≥∆∆y p y ，或 h p y y ≥∆∆，或 21≥∆∆y p y ，或h p y y 21≥∆∆，可得以上答案．21.解：令p 、ν和p '、ν'分别为入射与散射光子的动量和频率，v m 为反冲电子的动量(如图)．因散射线与入射线垂直，散射角φ =π / 2，因此可求得散射X 射线的波长cm he +='λλ= 0.724 Å 2分(1) 根据能量守恒定律22mc h h c m e +'=+νν且 22c m mc E e K -= 得 )/()(λλλλνν'-'='-=hc h h E K = 9.42×10-17 J 4分(2) 根据动量守恒定律vm p p +'= 则 2222)/()/(λλ''+='+=h h p p m v 22)/()/(/cos λλλθ'+==h h h m p v 2)/(11λλ'+=p '='+=-21)/(11cos λλθ44.0° 4分22.解：(1) 德布罗意公式：)/(v m h =λ由题可知α 粒子受磁场力作用作圆周运动R m B q /2v v α=，qRB m =v α又 e q 2= 则 eRB m 2=v α 4分故nm 1000.1m 1000.1)2/(211--⨯=⨯==eRB h αλ 3分(2) 由上一问可得 αm eRB /2=v 对于质量为m 的小球αααλλ⋅=⋅==mm m m eRB hm h 2v =6.64×10-34 m 3分 23.解：光子动量： p r = m r c = h /λ ① 2分电子动量： p e = m e v = h /λ ② 2分两者波长相等，有 m r c = m e v得到 m r / m e ＝ v / c ③电子质量 220/1cv m m e -=④ 2分式中m 0为电子的静止质量．由②、④两式解出)/(12222h c m c v λ+=2分代入③式得)/(1122220h c m m m e r λ+= 2分24.解：用相对论计算由 20)/(1/c m m p v v v -== ①2022012])/(1/[c m c c m eU --=v ②p h /=λ ③计算得122012121071.3)2(-⨯=+=c m eU eU hcλ 6分若不考虑相对论效应则 v 0m p = ④ v 01221m eU =⑤ 由③，④，⑤式计算得=='2/1120)2/(eU m h λ 3.88×10-12 m 3分相对误差%6.4=-'λλλ 1分。

量子力学练习题

量子力学练习题随着科学技术的不断进步，量子力学作为近代物理学的基石，在我们生活中扮演着越来越重要的角色。

量子力学的概念和理论模型不仅用于解释微观世界的现象，还应用于信息处理、材料科学等领域。

为了加深对量子力学的理解，本文将为读者提供一些量子力学练习题，请认真思考并尽力解答。

题目一：平面上的单粒子态考虑一个二维平面上的单粒子，其波函数为Ψ(x, y)。

假设该波函数可以展开为以下形式：Ψ(x, y) = A(xe^(-λx) + ye^(-λy))其中，A和λ均为实常数。

1. 请计算波函数Ψ(x, y)的归一化常数A。

2. 求解波函数Ψ(x, y)对应的概率密度函数|Ψ(x, y)|^2。

3. 计算算符x和y对该波函数的期望值<x>和<y>。

题目二：自旋1/2粒子的测量考虑一个自旋1/2粒子，其自旋算符的本征态为|+⟩和|-⟩，对应自旋向上和向下的状态。

现在进行如下测量：1. 如果对该粒子的自旋以z方向为测量方向，求测量得到自旋向上状态的概率。

2. 假设在z方向上测量得到自旋向上状态后，立即进行对z方向自旋的再次测量，求再次测量得到自旋向上状态的概率。

3. 如果对该粒子的自旋以任意方向为测量方向，求测量得到自旋向上状态的概率。

题目三：简谐振子的能量本征态考虑一个一维简谐振子，其能量本征态可由波函数Ψ_n(x)表示，n 为非负整数。

波函数Ψ_n(x)的表达式为：Ψ_n(x) = N_n H_n(x) e^(-x^2/2)其中，N_n为归一化常数，H_n(x)为Hermite多项式。

1. 请计算波函数Ψ_0(x)的归一化常数N_0。

2. 求解波函数Ψ_1(x)对应的薛定谔方程解，并给出其归一化常数N_1。

3. 计算简谐振子的能量本征值E_n，其中n = 0, 1, 2。

题目四：双缝干涉实验考虑一个双缝干涉实验，光源发射频率为f，波速为v。

光通过双缝后形成干涉条纹，条纹之间的间距为d。

高中量子力学试题及答案

高中量子力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 量子力学的基本原理之一是波粒二象性，以下哪个现象不是波粒二象性的体现？A. 光的干涉现象B. 光电效应C. 电子的衍射现象D. 牛顿运动定律2. 根据量子力学，一个粒子的位置和动量不能同时被准确测量，这是由以下哪个原理所描述的？A. 能量守恒原理B. 泡利不相容原理C. 测不准原理D. 相对性原理3. 量子力学中的波函数是用来描述什么？A. 粒子的电荷B. 粒子的动量C. 粒子在空间中的概率分布D. 粒子的质量4. 量子力学中，一个系统的状态可以用一个什么来描述？A. 波函数B. 动量C. 位置D. 能量5. 以下哪个是量子力学中的一个基本假设？A. 所有物体都遵循牛顿运动定律B. 粒子在没有观察时不具有确定的位置C. 所有物体都具有确定的动量和位置D. 能量守恒定律不适用于微观粒子6. 量子力学中的薛定谔方程是用来描述什么的？A. 粒子的动量B. 粒子的位置C. 粒子的波函数随时间的变化D. 粒子的总能量7. 量子力学中的量子态叠加原理指的是什么？A. 粒子的动量和位置可以同时被准确测量B. 粒子可以同时处于多个状态的叠加C. 粒子的状态只能由一个确定的波函数描述D. 粒子的状态不能被准确预测8. 量子纠缠是量子力学中的一个现象，它描述了什么？A. 两个粒子之间的相互作用B. 两个粒子之间的空间关系C. 两个或多个粒子的量子态不能独立于彼此存在D. 两个粒子之间的动量守恒9. 量子力学中的泡利不相容原理指的是什么？A. 两个相同的费米子不能处于同一个量子态B. 两个相同的玻色子不能处于同一个量子态C. 两个不同的费米子可以处于同一个量子态D. 两个不同的玻色子不能处于同一个量子态10. 以下哪个实验支持了量子力学的波粒二象性？A. 双缝实验B. 光电效应实验C. 迈克尔逊-莫雷实验D. 万有引力实验二、简答题（每题5分，共30分）1. 请简述量子力学与经典力学的主要区别。

量子力学练习题题库(可编辑)

量子力学练习题题库量子力学练习题本练习题共352道,其中(一)单项选择题 145题,(二)填空题100题,(三) 判断题50题,(四) 名词解释32题,(五)证明题25题,(六)计算题40题。

做题时应注意的几个问题:1.强调对量子力学概念、知识体系的整体理解。

2.注重量子力学基本原理的理解及其简单的应用,如:无限深势阱、谐振子和氢原子等重要问题的求解及其结论,并与其对应的经典理论进行比较,力争把量子力学理论融汇贯通。

3.数学手段上,应多看示例,尽量避免陷入过多的、繁难的数学计算中。

4.通过完成练习题,使自己加深对理论内容的理解,通过把实际物理过程用数学模型求解,培养自己独立解决实际问题的能力。

(一) 单项选择题 (共145题)1.能量为100ev的自由电子的De Broglie 波长是A. 1.2B. 1.5C.2.1D. 2.5.2. 能量为0.1ev的自由中子的De Broglie 波长是 A.1.3 B.0.9C. 0.5D. 1.8.D. 2.0.4.温度T1k时,具有动能为Boltzeman常数的氦原子的De Broglie 波长是A.8B. 5.6C. 10D. 12.6.5.用Bohr-Sommerfeld的量子化条件得到的一维谐振子的能量为()AB C D6.在0k附近,钠的价电子的能量为3ev,其De Broglie波长是A.5.2B. 7.1C. 8.4D. 9.4.7.钾的脱出功是2ev,当波长为3500的紫外线照射到钾金属表面时,光电子的最大能量为C. 0.25JD. 1.25J.8.当氢原子放出一个具有频率的光子,反冲时由于它把能量传递给原子而产生的频率改变为ABC D9pton 效应证实了A.电子具有波动性B. 光具有波动性.C.光具有粒子性D. 电子具有粒子性.10.Davisson 和Germer 的实验证实了电子具有波动性. B. 光具有波动性. C. 光具有粒子性 D. 电子具有粒子性.11.粒子在一维无限深势阱中运动,设粒子的状态由描写,其归一化常数C为A BC D12. 设,在范围内找到粒子的几率为A B C D13. 设粒子的波函数为 ,在范围内找到粒子的几率为ABCD14.设和分别表示粒子的两个可能运动状态,则它们线性迭加的态的几率分布为 A B. + C. + D. +.A.单值、正交、连续B.归一、正交、完全性C.连续、有限、完全性D.单值、连续、有限.A.波动性是由于大量的微粒分布于空间而形成的疏密波B.微粒被看成在三维空间连续分布的某种波包C.单个微观粒子具有波动性和粒子性D. A, B, C.17.已知波函数, ,,其中定态波函数是A B.和C D.和.18.若波函数归一化,则19.波函数、为任意常数,A.与描写粒子的状态不同 B.与所描写的粒子在空间各点出现的几率的比是1: C.与所描写的粒子在空间各点出现的几率的比是 D.与描写粒子的状态相同.20.波函数的傅里叶变换式是A BC D21.量子力学运动方程的建立,需满足一定的条件:1方程中仅含有波函数关于时间的一阶导数. 2方程中仅含有波函数关于时间的二阶以下的导数.3方程中关于波函数对空间坐标的导数应为线性的. 4 方程中关于波函数对时间坐标的导数应为线性的.5 方程中不能含有决定体系状态的具体参量. 6 方程中可以含有决定体系状态的能量. 则方程应满足的条件是A. 1、3和6B. 2、3、4和5. C. 1、3、4和5. D.2、3、4、5和6.22.两个粒子的薛定谔方程是A B C D.23.几率流密度矢量的表达式为 A B CD24.质量流密度矢量的表达式为A B C D25. 电流密度矢量的表达式为AB CD26.下列哪种论述不是定态的特点A.几率密度和几率流密度矢量都不随时间变化 B.几率流密度矢量不随时间变化 C.任何力学量的平均值都不随时间变化 D.定态波函数描述的体系一定具有确定的能量.27.在一维无限深势阱中运动的质量为的粒子的能级为A.,B.,C., D28. 在一维无限深势阱中运动的质量为的粒子的能级为 A., B., C., D29. 在一维无限深势阱中运动的质量为的粒子的能级为A.,B., C., D30. 在一维无限深势阱中运动的质量为的粒子处于基态,其位置几率分布最大处是 A., B.,C.,D31. 在一维无限深势阱中运动的质量为的粒子处于第一激发态,其位置几率分布最大处是A., B., C., D32.在一维无限深势阱中运动的粒子,其体系的A.能量是量子化的,而动量是连续变化的 B.能量和动量都是量子化的 C.能量和动量都是连续变化的D.能量连续变化而动量是量子化的.AB C D34.线性谐振子的第一激发态的波函数为,其位置几率分布最大处为ABCD35.线性谐振子的 A.能量是量子化的,而动量是连续变化的B.能量和动量都是量子化的 C.能量和动量都是连续变化的D.能量连续变化而动量是量子化的.36.线性谐振子的能量本征方程是AB C D37.氢原子的能级为A..B..CD38.在极坐标系下,氢原子体系在不同球壳内找到电子的几率为AB C D39. 在极坐标系下,氢原子体系在不同方向上找到电子的几率为A B C D40.波函数和是平方可积函数,则力学量算符为厄密算符的定义是A B C D41. 和是厄密算符,则A.必为厄密算符.B.必为厄密算符C.必为厄密算符D. 必为厄密算符42.已知算符和,则A.和都是厄密算符B.必是厄密算符C.必是厄密算符D.必是厄密算符.43.自由粒子的运动用平面波描写,则其能量的简并度为A.1B. 2C. 3D. 4.A B C D.45.角动量Z分量的归一化本征函数为A BC D是的本征函数,不是的本征函数 B.不是的本征函数,是的本征函数.C 是、的共同本征函数. D. 即不是的本征函数,也不是的本征函数.47.若不考虑电子的自旋,氢原子能级n3的简并度为 A. 3 B. 6 C.9 D. 12.48.氢原子能级的特点是 A.相邻两能级间距随量子数的增大而增大 B.能级的绝对值随量子数的增大而增大 C.能级随量子数的增大而减小 D.相邻两能级间距随量子数的增大而减小.49一粒子在中心力场中运动,其能级的简并度为,这种性质是库仑场特有的B.中心力场特有的. C.奏力场特有的 D.普遍具有的.50.对于氢原子体系,其径向几率分布函数为,则其几率分布最大处对应于Bohr原子模型中的圆轨道半径是 A B C D51.设体系处于状态,则该体系的能量取值及取值几率分别为 A BC D52.接51题,该体系的角动量的取值及相应几率分别为 A B C D53. 接51题,该体系的角动量Z分量的取值及相应几率分别为 A BC D54. 接51题,该体系的角动量Z分量的平均值为A B C D55. 接51题,该体系的能量的平均值为A..B..CD56.体系处于状态,则体系的动量取值为A B C D57.接上题,体系的动量取值几率分别为 A. 1,0. B. 1/2,1/2C. 1/4,3/4/ D. 1/3,2/3.58.接56题, 体系的动量平均值为A B C D59.一振子处于态中,则该振子能量取值分别为A BC D60.接上题,该振子的能量取值的几率分别为A B. ,. C.,D61.接59题,该振子的能量平均值为 B C D62.对易关系等于为的任意函数 A..B..CD63. 对易关系等于 A BC D64.对易关系等于A B CD65. 对易关系等于A B C D66. 对易关系等于A B C D67. 对易关系等于A B CD68. 对易关系等于A B CD69. 对易关系等于A B C D70. 对易关系等于A B C D71. 对易关系等于A B C D72. 对易关系等于A B C D73. 对易关系等于A B C D74. 对易关系等于A B C D75. 对易关系等于A B C D76. 对易关系等于A B C DA B C D78. 对易式等于m,n为任意正整数A B C DA B C D80对易式等于c为任意常数A B C D81.算符和的对易关系为,则、的测不准关系是A BC D82.已知,则和的测不准关系是A B C D83. 算符和的对易关系为,则、的测不准关系是A B CD84.电子在库仑场中运动的能量本征方程是A BC D85.类氢原子体系的能量是量子化的,其能量表达式为A B C D86. 在一维无限深势阱中运动的质量为的粒子,其状态为,则在此态中体系能量的可测值为A., B,C., D87.接上题,能量可测值、出现的几率分别为 A.1/4,3/4B. 3/4,1/4C.1/2, 1/2D. 0,1.88.接86题,能量的平均值为A., B., C., D89.若一算符的逆算符存在,则等于A. 1B. 0C. -1D. 2.90.如果力学量算符和满足对易关系, 则A. 和一定存在共同本征函数,且在任何态中它们所代表的力学量可同时具有确定值B. 和一定存在共同本征函数,且在它们的本征态中它们所代表的力学量可同时具有确定值.C. 和不一定存在共同本征函数,且在任何态中它们所代表的力学量不可能同时具有确定值.D. 和不一定存在共同本征函数,但总有那样态存在使得它们所代表的力学量可同时具有确定值.可取一切实数值 B.只能取不为负的一切实数 C.可取一切实数,但不能等于零. D.只能取不为正的实数.92.对易关系式等于A BCD93.定义算符, 则等于A B C D94.接上题, 则等于AB C D95. 接93题, 则等于AB C D96.氢原子的能量本征函数A.只是体系能量算符、角动量平方算符的本征函数,不是角动量Z分量算符的本征函数 B.只是体系能量算符、角动量Z分量算符的本征函数,不是角动量平方算符的本征函数 C.只是体系能量算符的本征函数,不是角动量平方算符、角动量Z 分量算符的本征函数 D.是体系能量算符、角动量平方算符、角动量Z分量算符的共同本征函数.97.体系处于态中,则A.是体系角动量平方算符、角动量Z分量算符的共同本征函数 B.是体系角动量平方算符的本征函数,不是角动量Z分量算符的本征函数 C.不是体系角动量平方算符的本征函数,是角动量Z分量算符的本征函数 D.即不是体系角动量平方算符的本征函数,也不是角动量Z分量算符的本征函数.98.对易关系式等于A B C D99.动量为的自由粒子的波函数在坐标表象中的表示是,它在动量表象中的表示是ABCD100.力学量算符对应于本征值为的本征函数在坐标表象中的表示是AB C D101.一粒子在一维无限深势阱中运动的状态为,其中、是其能量本征函数,则在能量表象中的表示是A..B..C..D102.线性谐振子的能量本征函数在能量表象中的表示是 A B CD103. 线性谐振子的能量本征函数在能量表象中的表示是 A B C D104.在的共同表象中,波函数,在该态中的平均值为AB CD. 0.105.算符只有分立的本征值,对应的本征函数是,则算符在表象中的矩阵元的表示是以本征值为对角元素的对角方阵B一个上三角方阵. C.一个下三角方阵.D.一个主对角线上的元素等于零的方阵.107.力学量算符在动量表象中的微分形式是 ABCD108.线性谐振子的哈密顿算符在动量表象中的微分形式是 A B CD109.在表象中,其本征值是 AB0 C D110.接上题, 的归一化本征态分别为 A BC D111.幺正矩阵的定义式为 ABCD112.幺正变换 A.不改变算符的本征值,但可改变其本征矢. B.不改变算符的本征值,也不改变其本征矢 C.改变算符的本征值,但不改变其本征矢D.即改变算符的本征值,也改变其本征矢.113.算符,则对易关系式等于 ABC D114.非简并定态微扰理论中第个能级的表达式是考虑二级近似ABC D115. 非简并定态微扰理论中第个能级的一级修正项为 A BC D116. 非简并定态微扰理论中第个能级的二级修正项为 A B C D 117. 非简并定态微扰理论中第个波函数一级修正项为 ABC D118.沿方向加一均匀外电场,带电为且质量为的线性谐振子的哈密顿为 A BCD119.非简并定态微扰理论的适用条件是A B C D 120.转动惯量为I,电偶极矩为的空间转子处于均匀电场中,则该体系的哈密顿为A B C D121.非简并定态微扰理论中,波函数的一级近似公式为A B C D122.氢原子的一级斯塔克效应中,对于的能级由原来的一个能级分裂为五个子能级 B. 四个子能级C. 三个子能级 D. 两个子能级.123.一体系在微扰作用下,由初态跃迁到终态的几率为A BC D写出体系的哈密顿 B选取合理的尝试波函数.C 计算体系的哈密顿的平均值 D体系哈密顿的平均值对变分参数求变分.电子具有波动性B.光具有波动性. C. 原子的能级是分立的. D. 电子具有自旋.126.为自旋角动量算符,则等于A BC .D127. 为Pauli算符,则等于A B CD128.单电子的自旋角动量平方算符的本征值为A B C D129.单电子的Pauli算符平方的本征值为A0 B1 C. 2D. 3.130.Pauli算符的三个分量之积等于A. 0 B1CD131.电子自旋角动量的分量算符在表象中矩阵表示为A B C D 132. 电子自旋角动量的y分量算符在表象中矩阵表示为A B C D 133. 电子自旋角动量的z分量算符在表象中矩阵表示为A B C D 134.是角动量算符,,则等于A BC. 1 D. 0135.接上题, 等于A B C D. 0.136.接134题, 等于A B C D. 0.137.一电子处于自旋态中,则的可测值分别为A B .C D138.接上题,测得为的几率分别是A B CD139.接137题, 的平均值为0 B C D140.在表象中,,则在该态中的可测值分别为 ABC D141.接上题,测量的值为的几率分别为A B.1/2,1/2. C.3/4,1/4. D.1/4, 3/4.142.接140题,的平均值为A B C D143.下列有关全同粒子体系论述正确的是A.氢原子中的电子与金属中的电子组成的体系是全同粒子体系 B.氢原子中的电子、质子、中子组成的体系是全同粒子体系 C.光子和电子组成的体系是全同粒子体系 D.粒子和电子组成的体系是全同粒子体系.144.全同粒子体系中,其哈密顿具有交换对称性,其体系的波函数 A.是对称的 B.是反对称的 C.具有确定的对称性. D.不具有对称性.145.分别处于态和态的两个电子,它们的总角动量的量子数的取值是0,1,2,3,4B.1,2,3,4. C. 0,1,2,3 D.1,2,3.(二) 填空题(共100题)1pton效应证实了。

物理量子力学测试题

物理量子力学测试题一、选择题1. 下列哪个不是量子力学的基本假设？A. 波粒二象性B. 起泡定理C. 波函数描述粒子状态D. 量子态叠加原理2. 量子力学中，希尔伯特空间用于描述什么？A. 粒子的位置B. 粒子的速度C. 粒子的能量D. 粒子的态3. 哪个物理量在量子力学中具有可观测性？A. 波函数B. 动量C. 能量D. 自旋4. 下列哪个不属于量子力学的基本方程？A. 薛定谔方程B. 海森堡方程C. 波动方程D. 狄拉克方程5. 阿贝尔玻色子和费米子之间的主要差异在于什么？A. 质量B. 自旋C. 电荷D. 荷E. 不相容性二、非选择题1. 描述波粒二象性的基本原理，并通过实例进行说明。

2. 量子力学的中心方程是什么？请解释该方程的物理意义。

3. 以双缝干涉实验为例，说明波函数叠加原理在量子力学中的应用。

4. 请描述斯特恩-格拉赫实验的结果，并解释实验对量子力学的贡献。

5. 量子力学中的狄拉克方程是什么？请解释该方程的意义和应用。

6. 请解释量子力学中的测量问题，并说明为什么测量会对量子系统的状态产生影响。

7. 通过解释量子力学中的不确定性原理，说明为什么在粒子的位置和动量之间存在一种不精确的关系。

8. 量子力学中的量子纠缠是什么？请举一个例子，说明量子纠缠的特性。

9. 请解释量子隧穿效应，并说明该效应在实际应用中的意义。

10. 量子力学的发展对现代科技产生了重要影响，请举例说明。

三、简答题1. 量子力学在哪些领域的应用取得了重要突破，并有何意义？2. 请解释玻尔-索末菲模型对量子力学的贡献，并指出其局限性。

3. 请解释量子纠缠的背后原理，并说明它的实际应用。

4. 请解释时间演化算符在量子力学中的作用。

5. 请解释量子力学中的波粒对偶原理，并说明其在实验中的应用。

6. 量子态叠加原理对于量子计算有何重要意义？请解释。

7. 请解释量子力学中的相干性，并说明相干性的实验验证方法。

8. 量子力学中的波函数坍缩是什么？请解释波函数坍缩对量子系统的影响。

量子力学试题及答案

量子力学试题及答案一、选择题（每题4分，共40分）1. 在量子力学中，一个粒子的状态用波函数表示。

波函数的物理意义是：A. 粒子的位置概率分布B. 粒子的运动速度C. 粒子的自旋状态D. 粒子的能量2. 量子力学的基本假设之一是：A. 粒子的能量是离散的B. 粒子在空间中的轨道是连续的C. 粒子的位置可以同时确定D. 粒子的自旋是固定的3. 哪个原理用于解释原子光谱的发射和吸收现象？A. 波粒二象性原理B. 测不准原理C. 泡利不相容原理D. 量子力学随机性原理4. 薛定谔方程描述了：A. 粒子的位置和动量之间的关系B. 粒子在空间中的运动轨迹C. 粒子的能量和自旋状态D. 粒子波函数随时间的演化5. 量子力学波函数的归一化条件是：A. Ψ(x, t)在全空间上的模长平方的积分等于1B. Ψ(x, t)在全空间上的模长平方的积分等于0C. Ψ(x, t)在无限远处趋于零D. Ψ(x, t)的真实部分等于虚部的共轭6. 两个可观测量的对易关系表示为：[A, B] = AB - BA = 0其中[A, B]表示两个算符的对易子。

这意味着：A. A和B的本征态可以同时存在B. A和B的本征值可以同时测量得到C. A和B的测量结果彼此独立D. A和B的测量结果存在不确定性7. 量子力学中的不确定性原理指出，以下哪一对物理量不能同时精确确定：A. 位置和动量B. 能量和时间C. 自旋在X方向和自旋在Y方向D. 角动量在X方向和角动量在Y方向8. 箱中有一自由粒子，其波函数为：Ψ(x) = A sin(kx)其中A和k为常数，该波函数代表：A. 粒子在箱中处于能量本征态B. 粒子在箱中处于动量本征态C. 粒子在箱中处于位置本征态D. 粒子在箱中处于叠加态9. 双缝干涉实验中，当缝宽减小时，干涉图案的特征是：A. 条纹的间距增大B. 条纹的间距减小C. 条纹的亮度增强D. 条纹的亮度减弱10. 量子隧穿现象解释了：A. 电子在金属中的传导现象B. 光子在光学纤维中的传播现象C. 电子在势垒中的穿透现象D. 光子在介质中的反射现象二、填空题（每题6分，共30分）1. 德布罗意波假设将粒子的运动与________联系起来。

量子力学试题及答案

量子力学试题及答案一、选择题1. 量子力学中，描述一个量子态最基本的方法是（）。

A. 波函数B. 哈密顿算符C. 薛定谔方程D. 路径积分答案：A2. 海森堡不确定性原理表明，粒子的（）和（）不能同时被精确测量。

A. 位置，速度B. 能量，时间C. 动量，位置D. 时间，动量答案：C3. 波函数的绝对值平方代表的是（）。

A. 粒子的速度B. 粒子的能量C. 粒子在某一位置出现的概率密度D. 粒子的动量答案：C4. 薛定谔方程是一个（）。

A. 线性偏微分方程B. 非线性偏微分方程C. 线性常微分方程D. 非线性常微分方程答案：A5. 在量子力学中，泡利不相容原理指的是（）。

A. 两个费米子不能处于同一个量子态B. 两个玻色子不能处于同一个量子态C. 所有粒子都不能处于同一个量子态D. 所有粒子都必须处于同一个量子态答案：A二、填空题1. 在量子力学中，一个粒子的波函数必须满足__________方程，才能保证波函数的归一化条件。

答案：连续性2. 量子力学的基本原理之一是观测者效应，即观测过程会影响被观测的__________。

答案：系统3. 量子纠缠是量子力学中的一种现象，其中两个或多个粒子的量子态以某种方式相互关联，以至于一个粒子的状态立即影响另一个粒子的状态，这种现象被称为__________。

答案：非局域性三、简答题1. 请简述德布罗意假说的内容及其对量子力学的贡献。

德布罗意假说提出了物质波的概念，即所有物质都具有波粒二象性。

这一假说不仅解释了电子衍射实验的现象，而且为量子力学的发展奠定了基础，使得物理学家开始将波动性质引入到粒子的描述中，从而推动了波函数理论的发展。

2. 什么是量子隧穿效应？请给出一个实际应用的例子。

量子隧穿效应是指粒子在遇到一个能量势垒时，即使其能量低于势垒高度，也有可能穿透势垒出现在另一侧的现象。

这一效应是量子力学中特有的，与经典物理学预测的结果不同。

一个实际应用的例子是半导体器件中的隧道二极管，它利用量子隧穿效应来实现电流的传导，具有非常快的开关速度和低功耗的特性。

量子力学试题

量子力学试题（一）及答案一. （20分）质量为m 的粒子，在一维无限深势阱中中运动，若0=t 时，粒子处于状态上，其中，()x n ϕ为粒子能量的第n 个本征态。

（1）求0=t 时能量的可测值与相应的取值几率；（2）求0>t 时的波函数()t x ,ψ及能量的可测值与相应的取值几率解：非对称一维无限深势阱中粒子的本征解为（1）首先，将()0,x ψ归一化。

由可知，归一化常数为于是，归一化后的波函数为能量的取值几率为能量取其它值的几率皆为零。

（2）因为哈密顿算符不显含时间，故0>t 时的波函数为（3）由于哈密顿量是守恒量，所以0>t 时的取值几率与0=t 时相同。

二. （20分）质量为m 的粒子在一维势阱中运动()00>V ，若已知该粒子在此势阱中有一个能量2V E -=的状态，试确定此势阱的宽度a 。

解：对于02<-=V E 的情况，三个区域中的波函数分别为其中，在a x =处，利用波函数及其一阶导数连续的条件得到于是有此即能量满足的超越方程。

当021V E -=时，由于故40ππ-=n a mV， ,3,2,1=n最后，得到势阱的宽度三.（20分）设厄米特算符Hˆ的本征矢为n ，{n 构成正交归一完备系，定义一个算符（1）计算对易子()[]n m U H,ˆ,ˆ；（2）证明()()()p m U q p U n m U nq ,ˆ,ˆ,ˆδ=+；（3）计算迹(){}n m U,ˆTr ；（4）若算符A ˆ的矩阵元为nm mn A A ϕˆ=，证明解：（1）对于任意一个态矢ψ，有故（2）()()()p m U q p U n m U nq q p n m ,ˆ,ˆ,ˆδϕϕϕϕ== （3）算符的迹为（4）算符而四. （20分）自旋为21、固有磁矩为s γμ=（其中γ为实常数）的粒子，处于均匀外磁场k 0 B B =中，设0=t 时，粒子处于2=x s 的状态，（1）求出0>t 时的波函数；（2）求出0>t 时x sˆ与z s ˆ的可测值及相应的取值几率。

量子力学练习题

量子力学练习题量子力学练习题量子力学是一门探索微观世界的科学，它描述了微观粒子的行为和性质，如电子、光子等。

在这个领域中，练习题是巩固理论知识和培养解决问题能力的重要方式。

本文将通过一些量子力学练习题，帮助读者更好地理解和应用这门学科。

1. 电子的双缝干涉假设有一个实验装置，将一个电子束通过一块有两个小孔的屏幕，并在屏幕后方放置一个接收屏幕。

当只打开一个小孔时，电子在接收屏幕上形成一个分布图案；当两个小孔都打开时，电子在接收屏幕上形成干涉条纹。

请解释这个现象。

答案：这个现象可以用波粒二象性解释。

当只有一个小孔打开时，电子的行为更像是粒子，它们在接收屏幕上形成一个分布图案。

但当两个小孔都打开时，电子表现出波动性，它们通过两个小孔形成的波前相互干涉，形成干涉条纹。

2. 测量问题根据量子力学的原理，测量一个粒子的某个性质（如位置或动量）会导致其波函数坍缩到一个确定的状态。

请解释这个现象。

答案：根据量子力学的测量原理，测量一个粒子的某个性质会与该性质对应的算符作用于波函数，得到一个特定的本征值。

这个测量过程会导致波函数坍缩到对应的本征态上，从而使得测量结果具有确定性。

3. 薛定谔方程薛定谔方程是量子力学的基本方程，描述了量子体系的演化。

请简要介绍薛定谔方程的含义和应用。

答案：薛定谔方程是一个偏微分方程，描述了量子体系的波函数随时间的演化。

它的解可以给出体系的能量和波函数的形式。

薛定谔方程被广泛应用于描述原子、分子、固体等微观体系的性质和行为，如能级结构、电子云分布等。

4. 量子力学中的不确定性原理不确定性原理是量子力学的核心原理之一，它表明无法同时精确测量一个粒子的位置和动量。

请解释不确定性原理的物理意义和应用。

答案：不确定性原理表明，对于一个粒子，无法同时精确测量其位置和动量。

这是因为测量过程本身会干扰粒子的状态，导致测量结果的不确定性。

不确定性原理的物理意义在于揭示了微观世界的固有不确定性，强调了测量的局限性。

量子力学练习题

量子力学练习题本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March一. 填空题1．量子力学的最早创始人是，他的主要贡献是于 1900 年提出了假设，解决了的问题。

2．按照德布罗意公式，质量为21,μμ的两粒子，若德布罗意波长同为λ，则它们的动量比p 1:p 2= 1:1；能量比E 1：E 2= 。

5．处于态311ψ的氢原子，在此态中测量能量、角动量的大小，角动量的z 分量的值分别为E=eV eV 51.136.132-=；L= ；L z = ，轨道磁矩M z = 。

6．两个全同粒子组成的体系，单粒子量子态为)(q k ϕ，当它们是玻色子时波函数为),(21q q s ψ= ；玻色体系为费米子时=),(21q q A ψ ；费米体系7．非简并定态微扰理论中求能量和波函数近似值的公式是E n =()) +-'+'+∑≠0020mnn m mn mn nE E H H E ，)(x n ψ = ())() +-'+∑≠00020mmnnm mnn E E H ψψ，其中微扰矩阵元 'mn H =()()⎰'τψψd H n m 00ˆ；而'nn H 表示的物理意义是。

该方法的适用条件是本征值，。

8．在S 2和S 2的共同表象中，泡利矩阵的表示式为=x σ ，=y σ ，=z σ 。