大学物理 原子结构 激光 固体 试题(附答案)

h 解：K 壳层 n＝1，l＝0， ml ＝0， ms = ±1/ 2。
nc 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
[ C ] (A) 满带中。
(B) 导带中。
a (C) 禁带中，但接近满带顶。 (D) 禁带中，但接近导带底。
n 4. 与绝缘体相比较，半导体能带结构的特点是 i [ C ] (A) 导带也是空带。
3. 若在四价元素半导体中掺入三价元素原子，则可构成 的载流子多数是 空穴 。
p 型半导体，参与导电
4. 纯硅在 T = 0 K 时能吸收的辐射最长的波长是 1.09µm，故硅的禁带宽度为 1.14 eV。
(普朗克常量 h = 6.63 ×10−34 J ⋅ s ，1eV = 1.6 ×10−19 J )
. 二、填空题 w1. 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 Lz = mlℏ，当角 ww量子数 l＝2 时， Lz的可能取值为 0， ℏ， － ℏ， 2ℏ， － 2ℏ 。
解： l＝2， ml = 0, ± 1, ± 2
2. 多电子原子中，电子的排列遵循 泡利不相容 原理和 能量最小 原理。
禁带
• ••
满带
受主能级
8. 激光器的基本结构包括三部分，即 和 光学谐振腔 。
工作物质
、
激励能源
9. 光和物质相互作用产生受激辐射时，辐射光和照射光具有完全相同的特性，这些特性
是指
相位、频率、偏振态、传播方向
。
10. 产生激光的必要条件是
粒子数反转分布
，激光的三个主要特性
是 方向性好，单色性好因而相干性好，光强大 。
ch 8. 世界上第一台激光器是
[ D ] (A) 氦－氖激光器。
n (C) 钕玻璃激光器。
(E) 砷化镓结型激光器。
(B) 二氧化碳激光器。 (D) 红宝石激光器。
na 9. 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：
i [ C ] (A) 前者是相干光，后者是非相干光。 (B) 都是相干光。 h (C) 前者是非相干光，后者是相干光。 z (D) 都是非相干光。
[ D ] (A) 650nm。
(B) 628nm。
(C) 550nm。
(D) 514nm。
解：∵
hν
Байду номын сангаас
=
hc λ
≥ 2.42eV ，∴
λ
≤
hc 2.42eV
=
6.63×10−34 × 3×108 2.42 ×1.6 ×10−19
= 5.14 ×10−7 (m )
7. 下述说法中，正确的是
[ C ] (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
(a )
E
导带
禁带
•
满带
(b)
• 受主能级
nc 6. 太阳能电池中，本征半导体锗的禁带宽度是 0.67eV，它能吸收的辐射的最大波长
是 1.85×103 nm 。(普朗克常量 h = 6.63 ×10 −34 J⋅ s ，1eV = 1.6 ×10 −19 J )
na hc
解：
≥ ∆E ， λ
≤
hc
(B) (3)和(4)。
ww(C) (1)(2)和(3)。
(D) (1)(2)和(4)。
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
上的光的波长不能大于(普朗克常量 h = 6.63 ×10−34 J ⋅ s ，基本电荷 e = 1.60 ×10 −19 C )
(B) 满带与导带重合。
h (C) 禁带宽度较窄。
(D) 满带中总是有空穴，导带中总是有电子。
z 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
w 电子的只有
[ D ] (A) (1)和(2)。
解：
∆E
hc =
λ
6.63 ×10−34 × 3×108
=
1.09 ×10−6
= 1.82 ×10−19(J) = 1.14(eV)
om 5. 下面两图(a)与(b)中，(a)图是 n 型半导体的能带结构图，(b)图是 p 型半导体
的能带结构图。
c E 。 。 . •导带 •
• • 施主能级
。 。 e 禁带 h 满带
解：3d 量子态的量子数取值为
co n＝3，l＝2， ml = 0 , ±1,±2
, ms
=
±
1 2
。
. 2. 在氢原子的 K 壳层中，电子可能具备的量子数(n, l, ml , ms )是
e [ A ] (A) (1，0，0，1/2)
(C) (1，1，0，－1/2)
(B) (1，0，－1，1/2) (D) (2，1，0，－1/2)
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=
6.63 × 10−34 × 3 × 108
= 1.85 ×10 −6 (m )
λ
∆E 0.67 × 10 −19 ×1.6
i 7. 若锗用铟(三价元素)掺杂，则成为 P 型半导体。请在所附的能带图中定性画出
h 施主能级或受主能级。 .z 解：答案见图
E
导带（空带）
E
导带（空带）
w 禁带 ww 满带
m 半导体好。 o (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 c 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 e 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。
《大学物理 AII》作业 No.9 原子结构 激光 固体
一、选择题
1. 氢原子中处于 3d 量子态的电子，描述其量子态的四个量子数(n, l, ml , ms)可能取的值为
[ D ] (A) (3，1，1，－1/2)
(B) (1，0，1，－1/2)
m (C) (2，1，2，1/2)
(D) (3，2，0，1/2)