《量子力学》考研(思考题+填空题)汇总

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量子力学填空题答案精选全文完整版

量子力学填空题答案精选全文完整版

可编辑修改精选全文完整版填空题答案1.量子力学的最早创始人是 普朗克 ,他的主要贡献是于 1900 年提出了 能量量子化 假设,解决了黑体辐射 的问题。

2.按照德布罗意公式λνεh p h ==,,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=12:μμ;若粒子速度为v=0.9c ,按相对论公式计算,其德布罗意波长'λ=24202//p c c μλ+。

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 =K h k 221031-≈⎪⎭⎫ ⎝⎛λμ。

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) 缩小1倍;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 =3,2,12/2222=n a n μπ,相应的波函数=)(x n ψ()a x ax n a n <<=0sin 2πψ和()a x x n≥≤=,00ψ。

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= 2;L z = ,轨道磁矩M z =B M 。

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1221221121q q q q k k k k ϕϕϕϕ+;为费米子时),(21q q A ψ()()()()]费米体系12212211q q q q k k k k ϕϕϕϕ-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 =()()+-'+'+∑≠020m nn m mn mnnE 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 在未受微扰体系中,H '的平均值 。

量子力学 填空题

量子力学 填空题

二 填空题pton 效应证实了 。

2.Bohr 提出轨道量子化条件的数学表达式是 。

3.Sommerfeld 提出的广义量子化条件是 。

4.一质量为μ的粒子的运动速度远小于光速,其动能为E k ,其德布罗意波长为 。

5.黑体辐射和光电效应揭示了 。

6.1924年,法国物理学家De Broglie 提出了微观实物粒子具有 。

7.自由粒子的De Broglie 波函数为 。

8.用150伏特电压加速的电子,其De Broglie 波的波长是 。

9.玻恩对波函数的统计解释是 。

10.一粒子用波函数Φ(,) r t 描写,则在某个区域dV 内找到粒子的几率为 。

11.描写粒子同一状态的波函数有 个 。

12.态迭加原理的内容是 。

13.一粒子由波函数ψ(,)(,)exp()x t c p t i px dp =-∞∞⎰12π 描写,则c p t (,)= 。

14.在粒子双狭缝衍射实验中,用ψ1和ψ2分别描述通过缝1和缝2的粒子的状态,则粒子在屏上一点P 出现的几率密度为 。

15.一维自由粒子的薛定谔方程是 。

16.N 个粒子体系的薛定谔方程是 。

17.几率连续性方程是由 导出的。

18.几率连续性方程的数学表达式为 。

19.几率流密度矢量的定义式是 。

20.空间V 的边界曲面是S ,w 和 J 分别是粒子的几率密度和几率流密度矢量,则⎰⎰⋅-=∂∂V SS d J dV t w 的物理意义是 。

21.量子力学中的质量守恒定律是 。

22.量子力学中的电荷守恒定律是 。

23.波函数应满足的三个标准条件是 。

24.定态波函数的定义式是 。

25.粒子在势场U r () 中运动,则粒子的哈密顿算符为 。

26.束缚态的定义是 。

27.线性谐振子的零点能为 。

28.线性谐振子的两相邻能级间距为 。

29.当体系处于力学量算符 F的本征态时,力学量F 有确定值,这个值就是相应该态的 。

30.表示力学量的算符都是 。

31.厄密算符的本征值必为 。

量子力学考研试题及答案

量子力学考研试题及答案

量子力学考研试题及答案一、单项选择题(每题5分,共20分)1. 量子力学中,波函数的平方代表粒子的什么物理量?A. 动量B. 能量C. 位置D. 概率密度答案:D2. 以下哪项是海森堡不确定性原理的表述?A. 粒子的位置和动量可以同时精确测量B. 粒子的位置和动量不能同时精确测量C. 粒子的能量和时间可以同时精确测量D. 粒子的能量和时间不能同时精确测量答案:B3. 薛定谔方程描述的是:A. 经典力学B. 电磁学C. 量子力学D. 热力学答案:C4. 泡利不相容原理适用于:A. 光子B. 电子C. 质子D. 中子答案:B二、填空题(每题5分,共20分)1. 根据量子力学,一个粒子的波函数可以表示为 \(\psi(x, t)\),其中 \(x\) 代表粒子的________,\(t\) 代表时间。

答案:位置2. 量子力学中的波粒二象性表明,粒子既表现出________的性质,也表现出粒子的性质。

答案:波动3. 量子力学中,一个粒子的能量可以表示为 \(E =\frac{p^2}{2m}\),其中 \(p\) 代表粒子的________。

答案:动量4. 量子力学中的隧道效应是指粒子可以穿过________的势垒。

答案:经典物理认为不可能三、简答题(每题10分,共30分)1. 简述德布罗意波的概念及其在量子力学中的意义。

答案:德布罗意波是指物质粒子(如电子)具有波动性,其波长与粒子的动量成反比。

在量子力学中,这一概念是波函数理论的基础,它表明粒子的行为不能完全用经典力学来描述,而是需要用波动方程来描述。

2. 描述一下量子力学中的量子态叠加原理。

答案:量子态叠加原理是指一个量子系统可以同时处于多个可能状态的叠加,直到进行测量时,系统才会坍缩到其中一个特定的状态。

这一原理是量子力学的核心特征之一,它导致了量子力学的非经典行为和概率解释。

3. 解释什么是量子纠缠,并给出一个实际应用的例子。

答案:量子纠缠是指两个或多个量子粒子之间存在的一种非经典的强关联,即使它们相隔很远,一个粒子的状态改变会即时影响到另一个粒子的状态。

量子力学复习题

量子力学复习题

量⼦⼒学复习题量⼦⼒学复习题(2013)⼀、填空题1. 在空间发现粒⼦的概率密度为_________;概率流密度为_______________。

2. 波尔的量⼦化条件为。

3. 坐标和动量的测不准关系是___________________________。

4. 德布罗意关系为。

5. 对氢原⼦,不考虑电⼦的⾃旋,能级的简并度为________________,考虑⾃旋但不考虑⾃旋与轨道⾓动量的耦合时,能级的简并度为________________,如再考虑⾃旋与轨道⾓动量的耦合,能级的简并度为__________________。

6. ⽤来解释光电效应的爱因斯坦公式为。

7.σ为泡利算符,2σ= ,2,z σσ??=?? ,,x y σσ?= 。

8. 波函数的统计解释为。

9. 隧道效应是指__________________________________。

10. 波函数的标准化条件为。

11. ()(,)nlm nl lm R r Y ψθ?=为氢原⼦波函数,,,n l m 的取值范围为。

12. 表⽰⼒学量的算符应满⾜的两个性质是。

13. 乌伦贝克和哥德斯密脱关于⾃旋的两个基本假设是 _____________________。

14. 厄⽶算符的本征函数具有,其本征值为,不同本征值对应的本征函数。

15.[],x x p = ,,y x L L ??=?? ,[],x L y = 。

16. 在z σ表象中,x σ的矩阵表⽰为,x σ的本征值为,对应的本征⽮为。

17. 若两⼒学量,A B 有共同本征函数完全集,则[],A B = 。

18. ⾃旋⾓动量与⾃旋磁矩的关系为。

19. 在定态的条件下,守恒的⼒学量是。

20. 原⼦电偶极跃迁的选择定则为。

21. 设体系处在|ψ?态,在该态下测量F 有确定值λ,则表⽰该⼒学量的算符?F与态⽮量|ψ?的关系为。

22. 轨道磁矩与轨道⾓动量的关系为,⾃旋磁矩与⾃旋⾓动量的关系为。

量子力学思考题及解答

量子力学思考题及解答

量子力学思考题1、以下说法就是否正确:(1)量子力学适用于微观体系,而经典力学适用于宏观体系;(2)量子力学适用于η不能忽略的体系,而经典力学适用于η可以忽略的体系。

解答:(1)量子力学就是比经典力学更为普遍的理论体系,它可以包容整个经典力学体系。

(2)对于宏观体系或η可以忽略的体系,并非量子力学不能适用,而就是量子力学实际上已经过渡到经典力学,二者相吻合了。

2、微观粒子的状态用波函数完全描述,这里“完全”的含义就是什么?解答:按着波函数的统计解释,波函数统计性的描述了体系的量子态。

如已知单粒子(不考虑自旋)波函数)(r ϖψ,则不仅可以确定粒子的位置概率分布,而且如粒子的动量、能量等其她力学量的概率分布也均可通过)(r ϖψ而完全确定。

由于量子理论与经典理论不同,它一般只能预言测量的统计结果,而只要已知体系的波函数,便可由它获得该体系的一切可能物理信息。

从这个意义上说,有关体系的全部信息显然已包含在波函数中,所以说微观粒子的状态用波函数完全描述,并把波函数称为态函数。

3、以微观粒子的双缝干涉实验为例,说明态的叠加原理。

解答:设1ψ与2ψ就是分别打开左边与右边狭缝时的波函数,当两个缝同时打开时,实验说明到达屏上粒子的波函数由1ψ与2ψ的线性叠加2211ψψψc c +=来表示,可见态的叠加不就是概率相加,而就是波函数的叠加,屏上粒子位置的概率分布由222112ψψψc c +=确定,2ψ中出现有1ψ与2ψ的干涉项]Re[2*21*21ψψc c ,1c 与2c 的模对相对相位对概率分布具有重要作用。

4、量子态的叠加原理常被表述为:“如果1ψ与2ψ就是体系的可能态,则它们的线性叠加2211ψψψc c +=也就是体系的一个可能态”。

(1)就是否可能出现)()()()(),(2211x t c x t c t x ψψψ+=;(2)对其中的1c 与2c 就是任意与r ϖ无关的复数,但可能就是时间t 的函数。

中科院考研量子力学真题

中科院考研量子力学真题

中科院考研量子力学真题量子力学是现代物理学的重要分支,掌握其基本原理和应用是物理学研究的基础。

为了更好地理解和掌握量子力学的知识,我将对中科院考研量子力学真题进行分析和解答。

一、选择题1. 在电子在角动量z分量上的本征值问题中,其量子数m取值范围是:A. m = 0B. m = -1, 0, 1C. m = -1/2, 0, 1/2D. m = -l, -l+1, ..., l-1, l解析:根据角动量量子数的定义,对于给定的角量子数l,m的取值范围是从-l到l的整数。

因此,选项D是正确答案。

2. 下列哪个量不是量子力学的基本物理量?A. 动量B. 势能C. 能量D. 时间解析:量子力学的基本物理量包括动量、位置、角动量、能量和时间。

在这些选项中,只有时间是与经典物理学中的概念相对应的。

因此,选项D是正确答案。

二、填空题1. 一束光照射到金属表面上,当光的频率大于(小于)某个临界频率时,光电效应才会发生。

解析:根据光电效应的规律,只有光的频率大于某个临界频率时,光电子才能从金属表面被释放出来。

因此,答案中应填写“大于”。

2. 根据ABC关系,一个粒子以速度v飞过Y轴上的电磁场,其在Z轴上的磁感应强度为B,则在X轴上的电场强度为E = (v/c)B。

解析:根据ABC关系,当一个粒子以速度v通过电磁场时,其在垂直于速度方向的电场强度为E = (v/c)B。

因此,答案为E = (v/c)B。

三、简答题1. 请简述光电效应的基本原理。

解析:光电效应是指当光照射到金属表面时,如果光的频率大于某个临界频率,光的能量将被金属表面的电子吸收,电子从原子中解离出来形成自由电子。

其基本原理包括两个方面:首先,光的能量以量子的形式存在,被吸收的电子获得能量的大小与光的频率有关,而与光的强度无关;其次,金属中的电子形成了带电粒子,受到光电场的作用,从而在电场中运动。

2. 什么是波粒二象性?请举一例进行说明。

解析:波粒二象性是指微观粒子既表现出波动性,又表现出粒子性的性质。

量子力学习题集及答案

量子力学习题集及答案

量子力学习题集及答案09光信息量子力研究题集一、填空题1.__________2.设电子能量为4电子伏,其德布罗意波长为6.125A。

XXX的量子化条件为∫pdq=nh,应用这量子化条件求得一维谐振子的能级En=(nωℏ)。

3.XXX假说的正确性,在1927年为XXX和革末所做的电子衍射实验所证实,德布罗意关系为E=ωℏ和p=ℏk。

4.ψ(r)=(三维空间自由粒子的归一化波函数为e^(ip·r/ℏ)),其中p为动量算符的归一化本征态。

5.∫ψ*(r)ψ(r)dτ=(δ(p'-p)),其中δ为狄拉克函数。

6.t=0时体系的状态为ψ(x,0)=ψ_n(x)+2ψ_2(x),其中ψ_n(x)为一维线性谐振子的定态波函数,则ψ(x,t)=(ψ(x)e^(-iωt/2)+2ψ_2(x)e^(-5iωt/2))。

7.按照量子力学理论,微观粒子的几率密度w=(|Ψ|^2),几率流密度j=(iℏ/2μ)(Ψ*∇Ψ-Ψ∇Ψ*)。

其中Ψ(r)描写粒子的状态,Ψ(r)是粒子的几率密度,在Ψ(r)中F(x)的平均值为F=(∫Ψ*F(x)Ψdx)/(∫Ψ*Ψdx)。

8.波函数Ψ和cΨ是描写同一状态,Ψe^(iδ)中的e^(iδ)称为相因子,e^(iδ)不影响波函数Ψ的归一化,因为e^(iδ)=1.9.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。

10.E1=E2时,Ψ(x,t)=Ψ_1(x)exp(-iE1t)+Ψ_2(x)exp(-iE2t)是定态的条件。

11.这时几率密度和几率流密度都与时间无关。

12.粒子在能量小于势垒高度时仍能贯穿势垒的现象称为隧道效应。

13.无穷远处波函数为零的状态称为束缚态,其能量一般为分立谱。

14.ψ(x,t)=(ψ(x)e^(-iωt/2)+ψ_3(x)e^(-7iωt/2))。

2.15.在一维无限深势阱中,粒子处于位置区间x a,第一激发态的能量为1/13(22222/2ma2),第一激发态的波函数为sin(n x/a)(n=2)/a。

11大物C量子力学基础填空题答案

11大物C量子力学基础填空题答案

量子力学基础填空题(参考答案)1.普朗克常数h= 6.63×10-34焦耳·秒 。

2.德布罗意物质波动量与波长之间的关系为 h p λ= 。

3.动能为10MeV 质子的德布罗意波长是 9*10-15m 。

4. 维恩位移定律表达式: m T b λ= ,说明 当绝对黑体的温度升高时,m λ值向短波方向移动 。

5.动能为10MeV 电子的德布罗意波长是 1.24*10-13m 。

6.60W 的灯泡,如果发出波长为1200nm 的光,则每秒发射出的光子数为 3*1020 。

7.如可见光的频率为14610f =⨯Hz ,则这种光的波长为 5*10-7m (500nm ) ,每个光子的能量大约为 4*10-19J (2.5eV ) 。

8.如微波的频率为1010f =Hz ,则这种微波的波长为 0.03m ,把微波看成光子,则每个光子的能量大约为 7*10-24J 。

9.根据玻尔理论得到氢原子基态的能量为 -13.6eV ,第二激发态的能量为 -1.51eV 。

10.为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了 电子的波动性 。

11.如果粒子以速度运动v 时的德布罗意波长为λ,当它的速度增至2v 时,其德布罗意波长应是: λ /2 。

11.证实光具有粒子性的典型实验是 康普顿散射实验 。

12.处于基态的氢原子被能量为12.09eV 的光子激发后,其轨道半径增为原来的 9 倍。

13.波函数的标准条件是_____单值、有限、连续___。

14.波函数模的平方2|),(|t r ψ的物理意义是 粒子t 时刻发现在r 处的 几率密度,而2|),(|t r ψdV 的物理意义是 粒子t 时刻发现在体积元dV 的 几率 。

15. 写出薛定谔方程:22V 2i m t -∂ψ∇ψ+ψ=∂;定态薛定谔方程:22V 2E mψψψ-∇+=。

量子力学填空题-31题

量子力学填空题-31题

量子力学填空题-31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.玻尔的量子化条件为。

2.德布罗意关系为。

3.用来解释光电效应的爱因斯坦公式为。

4.波函数的统计解释:_______________________________________________________________________________________________5.为归一化波函数,粒子在方向、立体角内出现的几率为,在半径为,厚度为的球壳内粒子出现的几率为。

6.波函数的标准条件为。

7.,为单位矩阵,则算符的本征值为__________。

8.自由粒子体系,__________守恒;中心力场中运动的粒子___________守恒。

9.力学量算符应满足的两个性质是。

10.厄密算符的本征函数具有。

11.设为归一化的动量表象下的波函数,则的物理意义为_______________________________________________。

12.______;_______;_________。

28.如两力学量算符有共同本征函数完全系,则___。

13.坐标和动量的测不准关系是____________________________。

14.在定态条件下,守恒的力学量是_______________________。

15.隧道效应是指__________________________________________。

16.量子力学中,原子的轨道半径实际是指____________________。

17.为氢原子的波函数,的取值范围分别为。

18.对氢原子,不考虑电子的自旋,能级的简并度为,考虑自旋但不考虑自旋与轨道角动量的耦合时,能级的简并度为,如再考虑自旋与轨道角动量的耦合,能级的简并度为。

19.设体系的状态波函数为,如在该状态下测量力学量有确定的值,则力学量算符与态矢量的关系为__________。

量子思考题与解答-2

量子思考题与解答-2

量子力学思考题1、以下说法是否正确:(1)量子力学适用于微观体系,而经典力学适用于宏观体系;(2)量子力学适用于 不能忽略的体系,而经典力学适用于 可以忽略的体系。

解答:(1)量子力学是比经典力学更为普遍的理论体系,它可以包容整个经典力学体系。

(2)对于宏观体系或 可以忽略的体系,并非量子力学不能适用,而是量子力学实际上已经过渡到经典力学,二者相吻合了。

2、微观粒子的状态用波函数完全描述,这里“完全”的含义是什么?解答:按着波函数的统计解释,波函数统计性的描述了体系的量子态。

如已知单粒子(不考虑自旋)波函数)(r ψ,则不仅可以确定粒子的位置概率分布,而且如粒子的动量、能量等其他力学量的概率分布也均可通过)(rψ而完全确定。

由于量子理论和经典理论不同,它一般只能预言测量的统计结果,而只要已知体系的波函数,便可由它获得该体系的一切可能物理信息。

从这个意义上说,有关体系的全部信息显然已包含在波函数中,所以说微观粒子的状态用波函数完全描述,并把波函数称为态函数。

3、以微观粒子的双缝干涉实验为例,说明态的叠加原理。

解答:设1ψ和2ψ是分别打开左边和右边狭缝时的波函数,当两个缝同时打开时,实验说明到达屏上粒子的波函数由1ψ和2ψ的线性叠加2211ψψψc c +=来表示,可见态的叠加不是概率相加,而是波函数的叠加,屏上粒子位置的概率分布由222112ψψψc c +=确定,2ψ中出现有1ψ和2ψ的干涉项]Re[2*21*21ψψc c ,1c 和2c 的模对相对相位对概率分布具有重要作用。

4、量子态的叠加原理常被表述为:“如果1ψ和2ψ是体系的可能态,则它们的线性叠加2211ψψψc c +=也是体系的一个可能态”。

(1)是否可能出现)()()()(),(2211x t c x t c t x ψψψ+=;(2)对其中的1c 与2c 是任意与r无关的复数,但可能是时间t 的函数。

这种理解正确吗? 解答:(1)可能,这时)(1t c 与)(2t c 按薛定谔方程的要求随时间变化。

量子力学习题集及答案

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( 6.125A )。

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 ( ωn )。

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( ω=E )和( k p= )。

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

5.动量算符的归一化本征态=)(r p ψ(r p i e⋅2/3)2(1π ),='∞⎰τψψd r r p p )()(* ( )(p p-'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 iex 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∇ψμi )。

8.设)(r ψ描写粒子的状态,2)(r ψ是( 粒子的几率密度 ),在)(r ψ中Fˆ的平均值为F =( ⎰⎰dx dx F ψψψψ**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 ex p()()i ex p()(),(2211t Ex t E x t x-+-=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。

12. ( 粒子在能量小于势垒高度时仍能贯穿势垒的现象 )称为隧道效应。

量子力学试题含答案

量子力学试题含答案

量子力学试题含答案1. 选择题a) 以下哪个说法正确?A. 量子力学只适用于微观领域B. 量子力学只适用于宏观领域C. 量子力学适用于微观和宏观领域D. 量子力学不适用于任何领域答案:A. 量子力学只适用于微观领域b) 以下哪个量不是量子力学的基本量?A. 质量B. 电荷C. 动量D. 能量答案:D. 能量c) 下面哪个原理是量子力学的基础?A. 相对论B. Newton力学定律C. 不确定性原理D. 统计力学答案:C. 不确定性原理2. 填空题a) 波粒二象性指的是在特定条件下,微观粒子既可表现出波动性,又可以表现出粒子性。

这种相互转化的现象称为________。

答案:波粒二象性的相互转化b) ____________________是描述微观粒子运动的方程。

答案:薛定谔方程c) Ψ(x, t)代表粒子的波函数,那么|Ψ(x, t)|^2表示__________________。

答案:粒子在坐标x处被测量到的概率密度3. 简答题a) 请简要说明波粒二象性的原理和实验观察。

答案:波粒二象性原理指出,微观粒子既可表现出波动性,又可以表现出粒子性。

这意味着微观粒子的行为既可以用波动的方式来描述(例如干涉和衍射现象),也可以用粒子的方式来描述(例如在特定的位置进行观测)。

实验观察可以通过使用干涉仪和双缝实验等经典实验来验证波动性质。

当光或电子通过干涉仪或双缝实验时,会出现干涉和衍射现象,这表明了粒子具有波动性。

同时,通过探测器对光或电子的位置进行测量,可以观察到粒子的粒子性。

b) 请解释量子力学中的不确定性原理及其意义。

答案:不确定性原理是由德国物理学家海森伯提出的,它指出在测量某个粒子的某个物理量的同时,不可避免地会对另一个物理量的测量结果带来不确定性。

不确定性原理的意义在于限制了我们对微观世界的认知。

它告诉我们,粒子的位置和动量无法同时被精确地确定。

这是由于测量过程中的不可避免的干扰和相互关联性导致的。

量子力学试题精选-B

量子力学试题精选-B
∂ ∂x i
+
∂ ∂y j
+
∂ ∂z k
的三分量算符亦两两对易。
9
ˆ ˆ= x 80. 求坐标算符 r ˆi+ˆ xj +ˆ xk = xi+y j +z k 与动量算符 P = p ˆx i+ˆ py j +ˆ pz k = −i
∂ ∂x i
+
∂ ∂y j
+
∂ ∂z k
的三分量算符对易关系.
10
14. 能量、 角动量平方、 角动量 z 分量;2
+ 1)
2
、 m 。
15. ∆l = l − l = ±1, ∆m = m − m = 0, ±1, ∆s = 0。 16. L = mvr = n , n = 1, 2, · · · 。
2 17. Ek = 1 2 µvm = hν − W0 。 ∗ ∗ 18. Ylm (θ, ϕ)Ylm (θ, ϕ)dΩ = Ylm (θ, ϕ)Ylm (θ, ϕ) sin θdθdϕ, 2 Rnl (r)r2 dr。
, 在半径为 r, 厚度为 dr 的球壳内粒子出现的几率为
19. A2 = I , I 为单位矩阵, 则算符 A 的本征值为 20. 自由粒子体系,
。 。
守恒;中心力场中运动的粒子
守恒。
21. 力学量算符应满足的两个性质是 22. 厄密算符的本征函数具有
和 。

23. 设 c(p, t) 为动量表象下的归一化波函数, 则 |c(p, t)|2 dp 的物理意义为

34. 原子跃迁的选择定则为 35. 自旋角动量与自旋磁矩的关系为 36. S 为自旋算符,则 S 2

量子力学考试题库及答案

量子力学考试题库及答案

量子力学考试题库及答案一、选择题1. 量子力学中,波函数的平方代表粒子在空间某点出现的概率密度。

下列关于波函数的描述中,哪一项是正确的?A. 波函数的绝对值平方代表粒子在空间某点出现的概率密度B. 波函数的绝对值代表粒子在空间某点出现的概率密度C. 波函数的平方代表粒子在空间某点出现的概率D. 波函数的绝对值平方代表粒子在空间某点出现的概率答案:A2. 海森堡不确定性原理表明,粒子的位置和动量不能同时被精确测量。

以下哪项是海森堡不确定性原理的数学表达式?A. ΔxΔp ≥ ħ/2B. ΔxΔp ≤ ħ/2C. ΔxΔp = ħ/2D. ΔxΔp = ħ答案:A二、填空题3. 在量子力学中,粒子的波函数ψ(x,t)满足________方程,该方程由薛定谔提出,是量子力学的基本方程之一。

答案:薛定谔方程4. 根据泡利不相容原理,一个原子中的两个电子不能具有相同的一组量子数,即不能同时具有相同的________、________、________和________。

答案:主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数三、简答题5. 简述量子力学中的隧道效应,并给出一个实际应用的例子。

答案:量子隧道效应是指粒子通过一个势垒的概率不为零,即使其能量低于势垒的高度。

这一现象在经典物理学中是不可能发生的。

一个实际应用的例子是扫描隧道显微镜(STM),它利用量子隧道效应来探测物质表面的原子结构。

6. 描述量子力学中的波粒二象性,并解释为什么这一概念是重要的。

答案:波粒二象性是指微观粒子如电子和光子等,既表现出波动性也表现出粒子性。

这一概念重要,因为它揭示了物质在微观尺度上的基本行为,是量子力学的核心概念之一,对理解原子和分子结构、化学反应以及材料的电子性质等方面都有深远的影响。

四、计算题7. 假设一个粒子被限制在一个宽度为L的一维无限深势阱中,求该粒子的基态能量。

答案:基态能量E1 = (π²ħ²)/(2mL²),其中ħ是约化普朗克常数,m是粒子的质量,L是势阱的宽度。

量子力学试题及答案

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》考研(思考题+填空题)汇总

《量子力学》考研(思考题+填空题)汇总

第一章思考题1.下说法是否正确:(1)量子力学适用于微观体系,而经典力学适用于宏观体系;(2)量子力学适用于不能忽略的体系,而经典力学适用于=可以忽略的体系。

=答:(1)量子力学是比经典力学更为普遍的理论体系,它可以包容整个经典力学体系。

(2)对于宏观体系或可以忽略的体系,并非量子力学不能适用,而是量子力学实际上已经过渡到经典力学,二者相吻合了。

=2.什么是黑体?(1)黑颜色的物体。

(2)完全吸收任何波长的外来辐射而无反射的物体。

(3)完全吸收任何波长的外来辐射而无任何辐射的物体。

(4)吸收比为1的物体。

(5)在任何温度下,对入射的任何波长的辐射全部吸收的物体。

答:(4),(5)正确。

吸收比α(λ,T )=1蕴含了任何温度下,对入射的任何波长的辐射α(λ,T )均为1。

(2)是常见的黑体定义,显然,应加上“在任何温度下”才完整。

3.康普顿效应中入射光子的能量只有部分被电子吸收,这是否意味着光子在相互作用过程中是可分的?答:光电效应中,一个电子同时吸收两个光电子的概率非常小,一个电子只吸收一个光子。

另外,实测中光电发射没有可分辨出的时间延迟,这说明,电子没有能量的积累过程,即电子吸收一个光子后再吸收一个光子的概率也是非常小的。

因而,截止频率的限制是必需的。

4.德布罗意关系式是仅适用与基本粒子如电子、中子之类还是同样适用于具有内部结构的复合体系?答:德布罗意关系式是适用于一切物质的普遍关系,是波粒二象性的反映而与物质具体结构无关。

因此,不仅适用于基本粒子也适用于具有内部结构的复杂体系。

5.粒子的德布罗意波长是否可以比其本身线度长或短?二者之间是否有必然联系?答:由基本假设 λ=ph ,波长仅取决于粒子的动量而与粒子本身线度无必然联系。

6.在电子衍射实验中,单个电子的落点是无规律的,而大量电子的散落则形成了衍射图样,这是否意味着单个粒子呈现粒子性,大量粒子集合呈现波动性?答:为了验证是否大量粒子集合才呈现波动性,1949年比尔曼(苏)等曾做了,极微弱电子束射向金属箔 发生的射的实验,实验中两个电子相继穿过衍射系统的时间约为一个电子穿过仪器所需时间的三万倍!尽管这样,产生的衍射图样和用强大的倍的电子束所得到的图样完全一样。

量子力学考研核心题库

量子力学考研核心题库

一、填空题1.描述微观粒子运动状态的量子数有_____;具有相同n的量子态,最多可以容纳的电子数为_____个。

【答案】2.力学量算符必须是_____算符,以保证它的本征值为_____. 【答案】厄米;实数【解析】力学量的测量值必须为实数,即力学量算符的本征值必须为实数,而厄米算符的本征值为实数,于是量子力学中就有了一条基本假设——量子力学中所有力学量算符都是厄米算符.3.(1)自由粒子被限制在x和x+1处两个不可穿透壁之间,按照经典物理.如果没有给出其他资料,则粒子在 x和x+1/3之间的概率是_____. A.025 B.033 C.011 D.067(2)上题中,按照量子力学.处于最低能态的粒子在x和x+1/3之间被找到的概率是_____. A.019 B.072 C.033 D.050【答案】(1)B【解析】按照经典力学,粒子处于空间的概率密度为常数,故概率与体积成正比,即所求概率为(2)A【解析】取x为原点,则有波函数为所求概率即4.不确定关系是微观粒子_____性质的数学表述。

【答案】波粒二象性5.一维谐振子升、降算符、a的对易关系式为_____;粒子数算符N与、a的关系是;哈密顿量H 用N或、a表示的式子是_____;N(亦即H)的归一化本征态为_____。

【答案】6.—粒子的波函数为写出粒子位于间的几率的表达式_____。

【答案】二、选择题7.__________。

【答案】8.设粒子处于态为归一化波函数为归一化的球谐函数,则系数的取值为_____的可能值为_____的平均值为_____。

【答案】9.(1)_____;(2)_____。

【答案】10.下面关于厄米算符的定义式中.正确的为().【答案】A【解析】量子力学中力学量对应的算符必须为厄米算符,这是因为力学量算符的本征值必须为实数.厄米算符定义式为11.量子谐振子的能量是().【答案】A【解析】由于谐振子的哈密顿算符为而本征值为n,于是谐振子能量为第 4 页,共 47 页12.设粒子处于态为归一化的球谐函数,则的平均值为()。

量子力学考试题讲解及答案

量子力学考试题讲解及答案

量子力学考试题讲解及答案一、单项选择题(每题2分,共10分)1. 量子力学中,波函数的平方代表的是:A. 粒子的位置B. 粒子的动量C. 粒子出现的概率密度D. 粒子的能量答案:C2. 根据海森堡不确定性原理,下列说法正确的是:A. 粒子的位置和动量可以同时精确测量B. 粒子的位置和动量不能同时精确测量C. 粒子的能量和时间可以同时精确测量D. 粒子的能量和时间不能同时精确测量答案:B3. 薛定谔方程是用来描述:A. 经典力学系统B. 热力学系统C. 量子力学系统D. 电磁学系统答案:C4. 量子力学中的波粒二象性是指:A. 粒子有时表现为波动性,有时表现为粒子性B. 粒子总是同时具有波动性和粒子性C. 粒子只具有波动性D. 粒子只具有粒子性答案:B5. 量子力学中,哪个假设是关于测量的?A. 叠加原理B. 波函数坍缩C. 泡利不相容原理D. 量子纠缠答案:B二、填空题(每题2分,共10分)1. 量子力学中的波函数通常用希腊字母________表示。

答案:Ψ2. 量子力学中的德布罗意波长公式为λ = ________。

答案:h/p3. 在量子力学中,一个粒子的总能量可以表示为E = ________ + V。

答案:K.E.4. 费米子遵循的统计规律是________统计。

答案:费米-狄拉克5. 量子力学中的测不准原理是由海森堡提出的,其数学表述为ΔxΔp ≥ ________。

答案:h/4π三、简答题(每题5分,共20分)1. 简述量子力学中的波函数坍缩概念。

答案:波函数坍缩是指在量子力学中,当一个量子系统的状态被测量时,系统的波函数会从多个可能的状态中“选择”一个确定的状态,这个过程称为波函数坍缩。

2. 解释量子力学中的叠加原理。

答案:叠加原理是指在量子力学中,一个量子系统可以同时处于多个状态的叠加,即系统的波函数可以是多个不同状态波函数的线性组合。

3. 描述量子力学中的泡利不相容原理。

答案:泡利不相容原理指出,两个相同的费米子(如电子)不能处于同一个量子态,即它们不能具有相同的一组量子数。

量子力学填空题答案

量子力学填空题答案

填空题答案1.量子力学的最早创始人是 普朗克 ,他的主要贡献是于 1900 年提出了 能量量子化 假设,解决了黑体辐射 的问题。

2.按照德布罗意公式λνεh p h ==,,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=12:μμ;若粒子速度为v=0.9c ,按相对论公式计算,其德布罗意波长'λ=24202//p c c μλ+。

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 =K h k 221031-≈⎪⎭⎫ ⎝⎛λμ。

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) 缩小1倍;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 =3,2,12/2222=n a n μπ,相应的波函数=)(x n ψ()a x ax n a n <<=0sin 2πψ和()a x x n≥≤=,00ψ。

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= 2;L z = ,轨道磁矩M z =B M 。

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1221221121q q q q k k k k ϕϕϕϕ+;为费米子时),(21q q A ψ()()()()]费米体系12212211q q q q k k k k ϕϕϕϕ-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 =()()+-'+'+∑≠020m nn m mn mnnE 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 在未受微扰体系中,H '的平均值 。

量子力学填空题

量子力学填空题

1.德布罗意关系式为 hp λ=。

2.波函数的统计解释: 波函数在空间中某一点的强度和在该点找到粒子的几率成正比 。

3.描述微观粒子状态的波函数ψ应满足的三个标准条件: 单值性,连续性,有限性 。

4.厄密算符的本征值为 实 数 。

5.若两个力学量算符ˆF和ˆG 的对易关系为ˆˆˆ[, ]F G ik =,则ˆF 和ˆG 的测不准关系式是 222().()4k F G ∆∆≥。

6.()(,)nlm nl lm R r Y ψθφ=为氢原子的波函数,,,n l m 的取值范围分别为,,,n =123,,,,l n =-0121,m l l l l ,1,,1,=--+-。

7. 对易关系 2ˆˆ[,]z L L = 0 ,ˆˆ[,]y z L L = ˆx i L ,ˆˆ[,]x L y =ˆi z 。

8.如两力学量算符ˆˆ,AB 有对易关系ˆˆ[,]0A B =,则它们有 共同本征函数 完全系。

9.厄密算符的矩阵表示在其自身表象中是一个 对角 矩阵。

10.偶极跃迁中,角量子数与磁量子数的选择定则为1, 0,1l m ∆=±∆=±.11.斯特恩(Stern)-革拉赫(Gerlach)实验和光谱的精细结构表明电子具有 自旋 属性,电子自旋角动量在空间任何方向的投影只能是z S = 2± 。

12.自旋为/2奇数倍的粒子所组成的全同粒子体系的波函数是 反 (正、反)对称的, 服从 (服从、不服从)泡利不相容原理。

13.ˆσ为泡利算符,则 2ˆσ= 3 , 2ˆ[,]z σσ= 0 。

1.(6分)设一粒子在球面上运动,它处于状态),(ϕθlm Y 。

则在),(θθθd +区间中测得粒子的概率 θθθθθϕϕθπd sin |)(P |)!2()1)(l (2d )sin d |),(|(2m 2lm 20l m l m l Y +-+=⎰ ;在(ϕϕϕd +,)区间中测得粒子的概率为 πϕϕθθϕθπ2d )d d sin |),(|(2lm 0=⎰Y 。

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第一章思考题1.下说法是否正确:(1)量子力学适用于微观体系,而经典力学适用于宏观体系;(2)量子力学适用于不能忽略的体系,而经典力学适用于=可以忽略的体系。

=答:(1)量子力学是比经典力学更为普遍的理论体系,它可以包容整个经典力学体系。

(2)对于宏观体系或可以忽略的体系,并非量子力学不能适用,而是量子力学实际上已经过渡到经典力学,二者相吻合了。

=2.什么是黑体?(1)黑颜色的物体。

(2)完全吸收任何波长的外来辐射而无反射的物体。

(3)完全吸收任何波长的外来辐射而无任何辐射的物体。

(4)吸收比为1的物体。

(5)在任何温度下,对入射的任何波长的辐射全部吸收的物体。

答:(4),(5)正确。

吸收比α(λ,T)=1蕴含了任何温度下,对入射的任何波长的辐射α(λ,T)均为1。

(2)是常见的黑体定义,显然,应加上“在任何温度下”才完整。

3.康普顿效应中入射光子的能量只有部分被电子吸收,这是否意味着光子在相互作用过程中是可分的?答:光电效应中,一个电子同时吸收两个光电子的概率非常小,一个电子只吸收一个光子。

另外,实测中光电发射没有可分辨出的时间延迟,这说明,电子没有能量的积累过程,即电子吸收一个光子后再吸收一个光子的概率也是非常小的。

因而,截止频率的限制是必需的。

4.德布罗意关系式是仅适用与基本粒子如电子、中子之类还是同样适用于具有内部结构的复合体系?答:德布罗意关系式是适用于一切物质的普遍关系,是波粒二象性的反映而与物质具体结构无关。

因此,不仅适用于基本粒子也适用于具有内部结构的复杂体系。

5.粒子的德布罗意波长是否可以比其本身线度长或短?二者之间是否有必然联系?答:由基本假设 λ=ph ,波长仅取决于粒子的动量而与粒子本身线度无必然联系。

6.在电子衍射实验中,单个电子的落点是无规律的,而大量电子的散落则形成了衍射图样,这是否意味着单个粒子呈现粒子性,大量粒子集合呈现波动性?答:为了验证是否大量粒子集合才呈现波动性,1949年比尔曼(苏)等曾做了,极微弱电子束射向金属箔 发生的射的实验,实验中两个电子相继穿过衍射系统的时间约为一个电子穿过仪器所需时间的三万倍!尽管这样,产生的衍射图样和用强大的倍的电子束所得到的图样完全一样。

可见每个粒子都是不受其它粒子影响而发生衍射的。

单个粒子在被探测时与探测器发生作用,当打到荧光屏时是整个粒子起作用。

单个粒子的落点虽是无规的,但却受概率波的支配而形成图样。

7107.“电子是粒子,又是波”,“电子不是粒子,又是波”,“电子是粒子,不是波”,“电子是波,不是粒子”,以上哪一种说法是正确的?答:我们必须分出经典粒子与微观粒子;经典波与概率波。

这样,给出的几种说法应为:(1)电子是微观粒子,又有概率波。

(2)电子不是经典粒子也不是经典波。

(3)电子是微观粒子,不是经典波。

(4)电子波动性是概率波,电子不是经典粒子。

这样就不致导致误解。

8.以下说法是否正确?(1)量子力学适用于微观体系,而经典力学适用于宏观体系。

(2)量子力学适用于h 不能忽视的体系,而经典力学适用于h 可以忽略的体系。

答:(1)量子力学是比经典力学更为普遍的理论体系,它可以包容整个经典力学体系。

(2)对于宏观体系或h 可忽略的体系,并非量子力学不能适用,而是量子力学实际上已经过度到经典力学,二者相吻合。

9.“双缝干涉实验中,电子必定通过两缝之一而打到屏上,因此落到屏上的总电子数必定等于分别通过两缝的电子数之和”,这种说法对吗?答:由于波动性,根据传统解释每个电子都是同时通过双缝而落到屏上,而不是电子束中的一部分电子由A 缝通过,另一部分电子由B 缝通过 ,不然屏上显示的只是两个单缝衍射条纹的叠加。

因此“电子必定通过单缝”是错误的。

第二章思考题1.微观粒子的状态用波函数完全描述,这里“完全”的含义是什么?答:按着波函数的统计解释,波函数统计性的描述了体系的量子态。

如已知单粒子(不考虑自旋)波函数)(r K ψ,则不仅可以确定粒子的位置概率分布,而且如粒子的动量、能量等其他力学量的概率分布也均可通过)(r K ψ而完全确定。

由于量子理论和经典理论不同,它一般只能预言测量的统计结果,而只要已知体系的波函数,便可由它获得该体系的一切可能物理信息。

从这个意义上说,有关体系的全部信息显然已包含在波函数中,所以说微观粒子的状态用波函数完全描述,并把波函数称为态函数。

2.以微观粒子的双缝干涉实验为例,说明态的叠加原理。

答:设1ψ和2ψ是分别打开左边和右边狭缝时的波函数,当两个缝同时打开时,实验说明到达屏上粒子的波函数由1ψ和2ψ的线性叠加2211ψψψc c +=来表示,可见态的叠加不是概率相加,而是波函数的叠加,屏上粒子位置的概率分布由222112ψψψc c +=确定,2ψ中出现有1ψ和2ψ的干涉项,和的模对相对相位对概率分布具有重要作用。

]Re[2*21*21ψψc c 1c 2c3.量子态的叠加原理常被表述为:“如果1ψ和2ψ是体系的可能态,则它们的线性叠加2211ψψψc c +=也是体系的一个可能态”。

(1)是否可能出现)()()()(),(2211x t c x t c t x ψψψ+=;(2)对其中的与是任意与1c 2c r K 无关的复数,但可能是时间t 的函数。

这种理解正确吗?答:(1)可能,这时与按薛定谔方程的要求随时间变化。

)(1t c )(2t c (2)如按这种理解 ),()(),()(),(2211t x t c t x t c t x ψψψ+=已知1ψ和2ψ是体系的可能态,它们应满足波方程式 11ψψH t i =∂∂= 22ψψH ti =∂∂= 如果1ψ和2ψ的线性叠加),()(),()(),(2211t x t c t x t c t x ψψψ+=也是体系的可能态,就必须满足波方程式 ψψH ti =∂∂=,然而,⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=⎦⎤⎢⎣⎡+∂∂++∂∂=∂∂dt dc dtdc i H c H c dt dc t c dt dc t c i t i 2211221122221111ψψψψψψψψψ=== 可见,只有当021==dt dc dt dc 时,才有ψψψψH c c H ti =+=∂∂)(2211=。

因此,),()(),()(),(2211t x t c t x t c t x ψψψ+=中,与应是任意复常数,而不是时间t 的复函数。

如上式中1c 2c ψ态不含时间,则有)()()(2211x c x c x ψψψ+=。

4.(1)波函数ψ与ψk 、是否描述同一态?ψαi e (2)下列波函数在什么情况下才是描述同一态?221122112121;;ψψψψψψααi i e c e c c c +++ 这里是复常数,21,c c 21,αα是实常数。

答:(1)ψ与ψk 、描述的相对概率分布完全相同,如对空间和两点的相对概率ψαi e 1x 2x =2221)()(x x ψψ=2221)()(x k x k ψψ2221)()(x e x e i i ψψαα,故ψ与ψk 、均描述同一态。

ψαi e (2)由于任意复数θi e c c =,以及2*12*1*21*2122221122211ψψψψψψψψc c c c c c c c +±+=± 显然,只有当复数,即c c c ==21c c c ==21,且时, αααi i i e e e ==21αααψψψψψψψψψψi i i e c e c e c c c c )(),(,2122112122112121+=++=++均描述同一态。

5.量子力学规律的统计性与经典统计力学的统计规律有何不同?量子力学统计规律的客观基础是什么?答:经典统计力学的基础是牛顿力学,例如一定量气体中每个气体分子在每个瞬时都有确定的位置和动量,每个分子都按牛顿运动定律而运动,而大量分子组成的体系存在着统计规律。

例如,对个别分子不存在温度这个概念,处于平衡态的理想气体的温度是分子平均平动动能的量度。

与经典力学不同,量子力学不是像经典统计力学那样建立起来的宏观理论,波函数的统计解释是量子力学的理论结构中的基本假设。

在传统的解释中,量子力学规律的统计性被认为是由波粒二象性所决定的微观粒子的本质特性,是观测仪器对微观粒子的不可控制的作用的结果。

如类似经典粒子那样,进一步问:统计性的微观实质是什么?依据是什么?则被认为是超出了基本假设限度,因而是没有意义的,也是没有必要的。

6.判断下列说法是否确切、完整。

(1)波函数是德布罗意波的数学表示。

(2)波函数是体系波方程的解。

(3)波函数是单粒子态的数学表示。

(4)波函数是量子态的数学表示。

答:(1)按照德布罗意假设,平面波是描述自由粒子的波,这只是波函数一个具体例子。

一般情况下,微观粒子必须用更复杂的波函数来描述。

有时也把描述微观粒子一切形式的波(一般不是平面波)笼统的称为德布罗意波。

在这种理解下,才可以说,波函数是德布罗意波的数学表示。

(2)体系波动方程的通解有无穷多个。

但并非所有的这些解都可以描述体系的量子态。

物理上真实态的波函数是指那些满足特定的初始条件与边界条件的体系波动方程的解。

对同粒子系,能实现的体系其波函数是体系是既满足波方程又同时满足交换时对称性要求的解(3)(4)波函数是体系量子态的数学表示,而单粒子波函数才是单粒子态的表达形式。

7.态的叠加原理,通常以对叠加态取和的形式表出如n nn C ϕ∑=Ψ,是否有积分形式的态叠加原理?举例说明。

答:有,而且很普遍,事实上,任何力学量本征值连续变化的本征态的叠加,其结果必然有求和形式过度到积分形式。

例如,平面波叠加形成的波包,电子在晶体表面的衍射等都属于这类情形8.薛定谔方程能否适用于相对论性粒子?答:因为薛定谔方程中对空间坐标是二次微商,而对时间则是一次微商,显然不满足相对论要求的协变性.其次方程中动能以 E=mp 22表出的,这只对相对论情形适用,所以薛定谔方程是非相对论量子力学的波方程。

9.有的书中说,为了满足叠加原理,波动方程必须是线性的,也有的书上说:因为波动方程是线性的,所以存在叠加原理。

到底哪个说法对?答:认为,量子力学理论体系中,态叠加原理或波方程都可以单独作为独立的基本假设.不同教材中他们出现先后可能不同,单不存在主从之分.这时题中给出的两种说法只是说明这两个基本假设之间是相容的。

也有人不把态叠加原理作为基本假设而作为由波方程得出的一个推论这正是题中的第二个提法,而狄拉克再他的书中开宗明义第一章就是态叠加原理,也有的名著如席夫所著的《量子力学》中只是为了使方程解能被叠加加以产生干涉…….方程必须是线性的.没有明确作为“态叠加原理”而提出的。

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