量子力学所有简答题答案-精选.pdf

，即具有相同的
量子数 n， l 的能级有两个，它们的差别很小，这就是产生精细结构的原因。考虑精细结构
后能级的简并度为 （2j+1 ）。
20.
2
解： r , / 2
表示电子自旋向上（ sz
2 ）、位置在 r 处的几率密
度； d 3 r r,
2
/ 2 表示电子自旋向下（ sz
2 ）的几率。
5
21.二电子体系中，总自旋 （即自旋单态与三重态） 。 P157-158(主要是表格）
分裂为几条？
答：在弱磁场中，原子发出的每条光谱线都分裂为（
2J+1 ）条（偶数）的现象称为反
常塞曼效应。对简单的塞曼效应，没有外磁场时的一条谱线在外磁场中分裂为三条。
24.题目：
答案：
6
25.简述定态微扰论的基本思想，对哈密顿量 H 有什么样的要求？
答：、微扰方法的基本物理思想：在简化系统的解的基础上，把真实系统的哈密顿算符 中没有考虑的因素加进来，得到真实系统的近似解。
答：某一个微观粒子的某些成对的物理量不可能同时具有确定的数值，
例如位置与动量、
力；位角与角动量， 其中一个量越确定， 另一个量就越不确定。 它来源于物质的波粒二象性，
测不准关系是从粒子的波动性中引出来的。测不准关系有两种形式，一种是动量
-坐标的关
系，另一种是能量 -时间的关系。
能量 E（E=?ω）和时间 t 的测不准关系： Δ E Δ t ≥或者? Δω Δ t 。≥ 1
14.原子的轨道半径在量子力学中是如何解释的？
答：量子力学的原子轨道是解薛定谔方程得到的，以满足量子化条件为前提的。
15.什么是全同性原理和泡剩不相容原理，二者是什么关系？
答：全同性原理是指由全同粒子组成的体系中，
两全同粒子相互代换不引起物理状态
的改变。 泡利不相容原理是指不能有两个或两个以上的费米子处于同一状态。
（或称截止频率） ，即照射光的频率
不能低于某一临界值。当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出。
2．光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。
3．光电效应的瞬时性。实验发现，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论
强弱，光子的产生都几乎是瞬时的。
4.入射光的强度只影响光电流的强弱， 子数目。
ψ１和 ψ２的线性叠加态 ψ时，粒子
是既处于态 ψ１，又处于态 ψ２。它反映了微观粒子的波粒二象性矛盾的统一。量子力学中这
种态的叠加导致在叠加态下观测结果的不确定性。
2
答：（ 1） 与 k 、 e i 描述的相对概率分布完全相同，如对空间
x1 和 x2 两点的相对
概率
2
( x1 )
2
( x2 )
2
(3) 光子能量与其频率成正
比，频率越高，对应光子能量越大，所以光电效应也容易发生，光子能量小于逸出功时，则
无法激发光 电子。逸出电 子的动 能、光子 能量和 逸出功之 间的关 系可以 表示成 ：
h
A 1 mv 2 这就是爱因斯坦光电效应方程。其中，
2
频Байду номын сангаас。
h 是普朗克常数； f 是入射光子的
2．写出德布罗意假设和德布罗意公式。
（ 2）不显含 t 的任何力学量，对于定态的期待值，不随时间变化，各种可能观察值出
现的几率分布亦不随时间变化。
注意通用 都是含时的。
r 表示定态只是一种简写， 定态是含时态， 任何描写离子状态的波函数
6.什么是束缚态？它有何特征？束缚态是否必为定态？定态是否必为束缚态？ 举例说明。
答：当粒子被外力（势场） 约束于特定的空间区域内，即在无穷远处波函数等于零的叫 束缚态。束缚态的能级是离散的。例如，一维谐振子就属于束缚态，具有量子化的能级。但 束缚态不一定是定态， 例如， 限制在一维箱子中的粒子， 最一般的可能态是以一系列分立的 定态叠加而成的波包， 上题已讨论过， 这种叠加态是没有确定能量植的非定态。 虽然一般情 况下定态多属束缚态。例如：弹性散射中，入射粒子受散射势作用而向各方向散射，粒子不 局限在有限区域， 但粒子处于能量的本征态。 这时粒子处于一个非束缚态， 或者说处于散射 定态（常简称为散射态） 。
即只影响在单位时间内由单位面积是逸出的光电
爱因斯坦认为： (1) 电磁波能量被集中在光子身上，而不是象波那样散布在空间中，所
以电子可以集中地、一次性地吸收光子能量，所以对应弛豫时间应很短，是瞬间完
成的。 (2)所有同频率光子具有相同能量，光强则对应于光子的数目，光强越大，光子
数目越多，所以遏止电压与光强无关，饱和电流与光强成正比。
简答题
1．什么是光电效应？光电效应有什么规律？爱因斯坦是如何解释光电效应 的？
答：光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。
这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。 或光照射到金属上， 引起物质的电性质发生变
化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应。
光电效应规律如下：
1．每一种金属在产生光电效应时都存在一极限频率
自旋角动量与电子坐标和动量无关，不能表示为 个新的自由度。
，它是电子内部状态的表征，是一
（ 3）（ 3）电子自旋值是
， 而不是 的整数倍。
（ 4）（ 4）
，而
两者在差一倍。自旋角动量也具有其它角
4
动量的共性，即满足同样的对易关系：
。
它是个内禀的物理量，不能用坐标、动量、时间等变量表示；
它完全是一种量子效应，没有经典对应量。也就是说，当
k ( x1)
2
k (x2)
ei
2
( x1 )
ei
2
(x2 ) ，故 与 k 、 ei
均描述同一态。
（ 2） 由 于
2
c1 1 c2 2
2
c1 1
2
c2 2
任意
c1c*2
1
* 2
复数
c1* c2
* 1
2
c c ei
，以 及
显然，只有当复数 c1 c2 c ，即 c1 c2 c ，且 ei 1 ei 2 ei 时，
7.简述量子力学中的态叠加原理， 它反映了什么？能量的本征态的叠加还是能量 本征态吗？为什么？
答：对于一般情况，如果 ψ１和 ψ２是体系的可能状态，那么它们的线性叠加：
ψ
=c1 ψ 1+c2 ψ（２c1，c2 是复数） 也是这个体系的一个可能状态。这就是量子力学中
的态叠加原理。态叠加原理的含义：表示当粒子处于态
13.量子力学中的守恒量是如何定义的（用式子表示） ?守恒量有什么性质？
答：量子力学中不显含时间，且其算符与体系的哈密顿算符对易的力学量称为守恒量。 式子： P76；量子体系的守恒量，无论在什么态下，平均值和概率分布都不随时间改变；量 子力学中的守恒量与经典力学中的守恒量概念不相同，实质上是不确定度关系的反映。
0 时，自旋效应消失；
它是角动量， 满足角动量最一般的对应关系。 而且电子自旋在空间任何方向上的投影只
取 2 两个值。
17.自旋可在坐标空间中表示吗？它与轨道角动量性质上有何差异？
（ 1）自旋是内禀角动量，它不能在坐标空间中表示出来。 （ 2）轨道角动量是微观粒子的外部空间角动量，它可在坐标表象中表示出来，量子数 为整数，本征态为球谐函数；自旋是内禀角动量， 量子数为整数或半奇整数，自旋函数需用 多分量波函数表示。此外，二者的旋磁比不同。
（ 1）微观体系的运动状态由相应的归一化波函数描述；
（ 2）微观体系的运动状态波函数随时间变化的规律遵从薛定谔方程；
（ 3）力学量由相应的线性算符表示；
（ 4）力学量算符之间有想确定的对易关系，称为量子条件；坐标算符的三个直角坐标
系分量与动量算符的三个直角坐标系分量之间的对易关系称为基本量子条件；
力学量算符由
量子力学体系的哈密顿算符 H 不是时间的显函数时，通过求解定态薛定谔方程，讨论
定态波函数。除少数特例外，定态薛定谔方程一般很难严格求解。求解定态薛定谔方程
H
E 时 ， 若 可 以 把 不 显 函 时 间 的 H 分 为 大 、 小 两 部 分 H H (0) H
| H (0) |
| H |，其中
H ( 0)
由该式： 波函数既包含有反映波动性的波动方程的形式， E 和 P，因此它描述了微观粒子具有波粒二象性的特征。
1
2,
均描述同一态。
c1 1 c2 2 c( 1 2 ),
c1ei 1 1 c2 ei 2 2 c( 1
2 )ei
9.量子力学为什么要用算符表示力学量？表示力学量的算符为什么必须是线性 厄密的？
答 :表示量子态的波函数是一种概率波，因此，即是在一确定的量子态中，也并非各力
学量都有完全确定值， 而是一般的表现为不同数值的统计分布， 这就注定了经典力学量的表
(0 ) n
以精确求解的，或已有确定的结果。
E( 0) n
(0)
n ，即
H
( 0)
的本征值
E
(0 n
)
和本征函数
(0)
n 是可
26.为什么说波函数可以完全描述微观体系的状态？
波函数是量子力学中用来描述粒子的德布罗意波的函数。 态，量子力学中引入了波函数，并用 ψ表示。波函数公式
为了定量地描述微观粒子的状
用于量子力学， 然而数学运算中算符与算符之间一般并不满足交换律，
也就是存在不对易情
况，因此用算符表示力学量是适当的。
力学量必须用线性厄密算符表示， 这是由量子态叠加原理所要求的； 任何力学量的实际
测量值必须是实数， 因此它的本征值也必为实数， 这就决定了力学量必须由厄密算符来表示。