曾量子力学题库(网用)教程

曾谨言量子力学题库一简述题：1.（1）试述Wien公式、Rayleigh-Jeans公式和Planck公式在解释黑体辐射能量密度随频率分布的问题上的差别2.（1）试给出原子的特征长度的数量级（以m为单位）及可见光的波长范围（以Å为单位）3.（1）试用Einstein光量子假说解释光电效应4.（1）试简述Bohr的量子理论5.（1）简述波尔-索末菲的量子化条件6.（1）试述deBroglie物质波假设7.（2）写出态的叠加原理8.（2）一个体系的状态可以用不同的几率分布函数来表示吗？试举例说明。9.（2）按照波函数的统计解释，试给出波函数应满足的条件10.（2）已知粒子波函数在球坐标中为),,(r，写出粒子在球壳),(drrr中被测到的几率以及在),(方向的立体角元dddsin中找到粒子的几率。11.（2）什么是定态？它有哪些特征？12.（2）)()(xx是否定态？为什么？13.（2）设ikrer1，试写成其几率密度和几率流密度14.（2）试解释为何微观粒子的状态可以用归一化的波函数完全描述。15.（3）简述和解释隧道效应16.（3）说明一维方势阱体系中束缚态与共振态之间的联系与区别。17.（4）试述量子力学中力学量与力学量算符之间的关系18.（4）简述力学量算符的性质19.（4）试述力学量完全集的概念20.（4）试讨论：若两个厄米算符对易，是否在所有态下它们都同时具有确定值？21.（4）若算符Aˆ、Bˆ均与算符Cˆ对易，即0]ˆ,ˆ[]ˆ,ˆ[CBCA，Aˆ、Bˆ、Cˆ是否可同时取得确定值？为什么？并举例说明。22.（4）对于力学量A与B，写出二者在任何量子态下的涨落所满足的关系，并说明物理意义。23.（4）微观粒子x方向的动量xpˆ和x方向的角动量xLˆ是否为可同时有确定值的力学量？为什么？24.（4）试写出态和力学量的表象变换的表达式25.（4）简述幺正变换的性质26.（4）在坐标表象中，给出坐标算符和动量算符的矩阵表示27.（4）粒子处在2221)(xxV的一维谐振子势场中，试写出其坐标表象和动量表象的定态Schrödinger方程。28.（4）使用狄拉克符号导出不含时间的薛定谔方程在动量表象中的形式。29.（4）如果CBAˆ,ˆ,ˆ均为厄米算符，下列算符是否也为厄米算符？a)3ˆ21Ab))ˆˆˆˆ(21ABBAb))ˆˆˆˆ(21ABiBA30.（5）试述守恒量完全集的概念31.（5）全同粒子有何特点？对波函数有什么要求？32.（5）试述守恒量的概念及其性质33.（5）自由粒子的动量和能量是否为守恒量？为什么？34.（5）电子在均匀电场),0,0(E中运动，哈密顿量为zempH2ˆˆ2。试判断zyxpppˆ,ˆ,ˆ各量中哪些是守恒量，并给出理由。35.（5）自由粒子的动量和能量是否为守恒量？为什么？36.（6）中心力场中粒子处于定态，试讨论轨道角动量是否有确定值37.（6）写出中心力场中的粒子的所有守恒量38.（6）试给出氢原子的能级简并度并与一般中心力场中运动粒子的能级简并度进行比较39.（6）二维、三维各向同性谐振子及一维谐振子的能级结构有何异同，并给出二维、三维各向同性谐振子能级简并度。40.（6）氢原子体系处于状态),()(23),()(21),,(1,22,31,11,3YrRYrRr，给出2L和zL可能取值及取值几率，并说明该状态是否是定态？为什么？41（6）已知中心力场中运动的粒子哈密顿表示为)(2ˆ)(2ˆ22222rVrLrrrrH，试列举出几种该量子体系力学量完全集的选取方案。42.（7）什么是正常Zeeman效应？写成与其相应的哈密顿量，并指出系统的守恒量有哪些。43.（8）试给出电子具有自旋的实验依据44.（8）写出z表象中x、y和z的本征值与本征态矢45.（8）试述旋量波函数的概念及物理意义46.（8）以和分别表示自旋向上和自旋向下的归一化波函数，写出两电子体系的自旋单态和自旋三重态波函数（只写自旋部分波函数）。47.（8）若|α和|β是氢原子的定态矢（电子和质子的相互作用为库仑作用，并计及电子的自旋—轨道耦合项），试给出|α和|β态的守恒量完全集48.（10）若在0ˆH表象中，HHHˆˆˆ0，0ˆH与Hˆ的矩阵分别为25015100002.01.0101.01.0ˆ,10000010000010000010ˆ64130HH，是否可以将Hˆ看作微扰，从而利用微扰理论求解Hˆ的本征值与本征态？为什么?49.（11）利用Einstein自发辐射理论说明自发辐射存在的必然性。50.（11）是否能用可见光产生1阿秒(1810s)的激光短脉冲，利用能量—时间测不准关系说明原因。51.（11）试给出跃迁的Fermi黄金规则（goldenrule）公式，并说明式中各个因子的含义。52.（8）在质心坐标系中，设入射粒子的散射振幅为)(f，写出靶粒子的散射振幅，并分别写出全同玻色子碰撞和无极化全同费米子碰撞的微分散射截面表达式。二、判断正误题（请说明理由）1.（2）由波函数可以确定微观粒子的轨道2.（2）波函数本身是连续的，由它推求的体系力学量也是连续的3.（2）平面波表示具有确定能量的自由粒子，故可用来描述真实粒子4.（2）因为波包随着时间的推移要在空间扩散，故真实粒子不能用波包描述5.（2）正是由于微观粒子的波粒二象性才导致了测不准关系6.（2）测不准关系式是判别经典力学是否适用的标准7.（2）设一体系的哈密顿Hˆ与时间t无关，则体系一定处于定态8.（2）不同定态的线性叠加还是定态9.（3）对阶梯型方位势，定态波函数连续，则其导数必然连续10.（3）Hˆ显含时间t，则体系不可能处于定态，Hˆ不显含时间t，则体系一定处于定态11.（3）一维束缚态能级必定数非简并的12.（3）一维粒子处于势阱中，则至少有一条束缚态13.（3）粒子在一维无限深势阱中运动，其动量一定是守恒量14.（3）量子力学中，静止的波是不存在的15.（3）δ势阱不存在束缚态16.（4）自由粒子的能量本征态可取为kxsin，它也是xipxˆ的本征态17.（4）若两个算符有共同本征态，则它们彼此对易18.（4）在量子力学中，一切可观测量都是厄米算符19.（4）如果BAˆ,ˆ是厄米算符，其积BAˆˆ不一定是厄米算符20.（4）能量的本征态的叠加态仍然是能量的本征态21.（4）若BAˆ,ˆ对易，则BAˆ,ˆ在任意态中可同时确定22.（4）若BAˆ,ˆ不对易，则BAˆ,ˆ在任何情况下不可同时确定23.（4）xpˆ和xLˆ不可同时确定24.（4）若BAˆ,ˆ对易，则Aˆ的本征函数必是Bˆ的本征函数25.（4）对应一个本征值有几个本征函数就是几重简并26.（4）若两个三个，则它们不可能同时有确定值27.（4）测不准关系只适用于不对易的物理量28.（4）根据测不准原理，任一微观粒子的动量都不能精确测定，只能求其平均值29.（4）力学量的平均值一定是实数30.（5）体系具有空间反演不变性，则能量本征态一定具有确定的宇称31.（5）在非定态下力学量的平均值随时间变化32.（5）体系能级简并必然是某种对称性造成的33.（5）量子体系的守恒量无论在什么态下，平均值和几率分布都不随时间改变34.（5）全同粒子系统的波函数必然是反对称的35.（5）全同粒子体系波函数的对称性将随时间发生改变36.（5）描述全体粒子体系的波函数，对内部粒子的随意交换有确定的对称性37.（6）粒子在中心力场中运动，若角动量zLˆ是守恒量，那么xLˆ就不是守恒量38.（6）在中心力场)(rV中运动的粒子，轨道角动量各分量都守恒39.（6）中心力场中粒子的能量一定是简并的40.（6）中心力场中粒子能级的简并度至少为,2,1,0,12ll41.（8）电子的自旋沿任何方向的投影只能取2/42.（8）两电子的自旋反平行态为三重态三、证明题：1.（2）试由Schrödinger方程出发，证明0ˆjt，其中.).(2),(ˆ),(),(),(**ccmitrjtrtrtr2.（3）一维粒子波函)(x数满足定态Schrödinger方程，若)(1x、)(2x都是方程的解，则有无关）（与常数x''12213.（3）设)(x是定态薛定谔方程对应于能量E的非简并解，则此解可取为实解4.（2）设)(1x和)(2x是定态薛定谔方程对应于能量E的简并解，试证明二者的线性组合也是该定态方程对应于能量E的解。5.（3）对于势垒，)()(xxV，试证势中)('x的跃变条件6.（3）设)(x是定态薛定谔方程)()()(2222xExxVdxdm的一个解，对应的能量为E，试证明)(*x也是方程的一个解，对应的能量也为E7.（3）一维谐振子势场2/22xm中的粒子处于任意的非定态。试证明该粒子的位置概率分布经历一个周期/2后复原。8.（3）对于阶梯形方势场axVaxVxV21,)(，若)(12VV有限，则定态波函数)(x及其导数)(x必定连续。9.（3）证明一维规则势场中运动的粒子，其束缚态能级必定是非简并的10.（4）证明定理：体系的任何状态下，其厄米算符的平均值必为实数11.（4）证明定理：厄米算符的属于不同本征值的本征函数彼此正交12.（4）证明：在定态中几率流密度矢量与时间无关13.（4）令2222ˆxpx，试证2ˆxp为厄密算符14.（4）试证mpT2/ˆˆ2为厄密算符15.（4）设)(ˆtU是一个幺正算符且对t可导，证明UdtUditHˆˆ)(ˆ†是厄米算符。16.（4）已知Aˆ和Bˆ是厄米算符，证明(Aˆ+Bˆ)和Aˆ2也是厄米算符17.（4）试证明：任何一个力学量算符在它以自己的本征矢为基矢的表象中的表示为对角矩阵18.（4）试证明x表象中pˆ算符的矩阵元是)'(')('xxxipxx19.（4）试证明p表象中x算符的矩阵元是)'(')('pppixpp20.（4）若厄米算符BAˆ,ˆ具有共同本征函数，即nnnnnnBBAAˆ,ˆ，而且构成体系状态的完备函数组，试证明0]ˆ,ˆ[BA21.（4）若,2,1);(nxn构成完备基组，证明：nnnxxxx)()()(*22.（4）证明两个线性算符之和仍为线性算符23.（4）设算符BAFˆˆˆ，1ˆˆˆˆABBA，若为Fˆ的本征函数，相应的本征值为，求证Aˆ和Aˆ也是Fˆ的本征函数，并求出相应的本征值。24.（4）试证明zyxxyz)(是角动量平方算符2ˆl属于本征值22的本征函数。25.（4）试证明表象变换并不改变算符的本征值26.（4）证明对易关系xixpx)](,ˆ[27.（4）证明在zlˆ的本征态下0yxll28.（4）设粒子处于,lmY状态下，证明2222121mllLLyx29.（4）证明谐振子的零点能210E是测不准关系2ΔΔpx的直接结果。30.（4）一维体系的哈密顿算符具有分立谱，证明该体系的动量在能量本征态中的平均值等于零31.（4）如果厄米算符A对任何矢量|u，有u|A|u≧0，则称A为正定算符。试证明算符A=|aa|为厄米正定算符32.（5）设全同二粒子的哈密顿量为)2,1(ˆH，波函数为)2,1(，试证明交换算符12ˆP是个守恒量33.（5）证明在定态下，任意不显含时间t力学量A取值几率分布不随时间改变。34.（5）设力学量A是守恒量，证明在任意态下A的取值概率分布不随时间改变。35.（5）证明：量子体系的守恒量，无论在什么态下，平均值不随时间改变。36.（5）试证在一维势场)(xV