量子力学必考题量子力学必考题.doc

量子力学必考题 微扰理论 3.5 一刚性转子转动惯量为I，它的能量的经典表示式是，L为角动量，求与此对应的量子体系在下列情况下的定态能量及波函数： 转子绕一固定轴转动： 转子绕一固定点转动：（考一问） 解：(1)设该固定轴沿Z轴方向，则有 哈米顿算符 其本征方程为 (无关，属定态问题) 令 ，则 取其解为 (可正可负可为零) 由波函数的单值性，应有 即 ∴m= 0，±1，±2，… 转子的定态能量为 (m= 0，±1，±2，…) 可见能量只能取一系列分立值，构成分立谱。 定态波函数为 A为归一化常数，由归一化条件 ∴ 转子的归一化波函数为 综上所述，除m=0外，能级是二重简并的。 (2)取固定点为坐标原点，则转子的哈米顿算符为 无关，属定态问题，其本征方程为 (式中设为的本征函数，为其本征值) 令 ，则有 此即为角动量的本征方程，其本征值为 其波函数为球谐函数 ∴ 转子的定态能量为 可见，能量是分立的，且是重简并的。 自旋与全同粒子 7.3.求的本征值和所属的本征函数。（考的本征值和本证函数） 解：的久期方程为 ∴ 的本征值为。 设对应于本征值的本征函数为 由本征方程 ，得 由归一化条件 ，得 即 ∴ 对应于本征值的本征函数为 同理可求得的本征值为。其相应的本征函数分别为 7.5设氢的状态是 ①求轨道角动量z分量和自旋角动量z分量的平均值； ②求总磁矩 的 z分量的平均值（用玻尔磁矩子表示）（必考） 解：ψ可改写成 从ψ的表达式中可看出的可能值为 0 相应的几率为 的可能值为 相应的几率为 （以下的可能会考，最后一节课讲得） 第三章 量子力学中的力学量 1、动量算符的本征值方程： 2、两个表示力学量的算符之间的关系： 对易：有组成完全系的共同本征态 不对易：若?? ≠ ??，则称? 与 ? 不对易。 3、量子力学中的算符表示对波函数（量子态）的一种运算 如动量算符 能量算符 动能算符 动能平均值 角动量算符 角动量平均值 薛定谔方程 算符 ，被称为哈密顿算符，（求算符的对易） 第五章 微扰理论 1、定态微扰理论 适用范围：求分立能级及所属波函数的修正，适用条件 （2分填空） 非简并情况： （大题不会写公式4分） 第七章 自旋与全同粒子 施特恩-格拉赫实验——证明电子具有自旋 2、光谱线精细结构：钠原子光谱中的一条亮黄线 ( ( 5893?，用高分辨率的光谱仪观测，可以看到该谱线其实是由靠的很近的两条谱线组成。其他原子光谱中也可以发现这种谱线由更细的一些线组成的现象，称之为光谱线的精细结构。该现象只有考虑了电子的自旋才能得到解释。（填空or选择） 自旋角动量平方算符的本征值: 4、（1）简单塞曼效应：在强磁场作用下，光谱线的分裂 现象。 （2）复杂塞曼效应：当外磁场较弱，轨道-自旋相互作 用不能忽略时，将产生复杂塞曼效应。（填空or选择） 5、泡利不相容原理：如果N个单粒子态中有两个单粒子态相同，则（7.7.13）行列式中有两行相同，因而行列式等于零。这表示不能有有两个或两个以上的费米子处于同一状态，这结果成为泡利不相容原理。（填空or选择） 6、（1）玻色子：凡自旋为 ( 整数倍（s = 0，1，2，……) 的粒子，其多粒子波函数对于交换 2 个粒子总是对称的，称为 Bose 子。 （2）费米子：凡自旋为