第一章练习题及答案

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一、单项选择题(每小题1分) 1.一维势箱解的量子化由来( )

a. 人为假定

b. 求解微分方程的结果

c. 由势能函数决定的

d. 由微分方程的边界条件决定的。 答案:d.

2.指出下列哪个是合格的波函数(粒子的运动空间为 0→+∞)( ) a. sinx b. e -x c. 1/(x-1) d. f(x) = e x ( 0≤ x ≤ 1); f(x) = 1 ( x > 1) 答案:b.

3.首先提出微观粒子的运动满足测不准原理的科学家是( ) a.薛定谔 b. 狄拉克 c. 海森堡 c.波恩 答案:c.

4.立方势箱中2

2

810ma h E <时有多少种状态( )

a. 11

b. 3

c. 7

d. 2

答案:c.

5.立方势箱在2

2

812ma h E ≤的能量范围内,能级数和状态数为( )

a.5,20

b. 6,6

c. 5,11

d. 6,17 答案:c.

6.立方势箱中2

2

87ma h E <时有多少种状态( )

a. 11

b. 3

c. 4

d. 2

答案:c.

7.立方势箱中2

2

89ma

h E <时有多少种状态( ) a. 11 b. 3 c. 4 d. 2

答案:c.

8.已知x e 2是算符x P

ˆ的本征函数,相应的本征值为( ) a.

i h

2 b.

i

h

4 c. 4ih d.

π

i h 答案:d.

9.已知2e 2x 是算符x

i ∂∂

-

的本征函数,相应的本征值为( ) a. -2 b. -4i c. -4ih d. -ih/π

答案:d.

10.下列条件不是品优函数必备条件的是( ) a. 连续 b. 单值 c. 归一 d. 有限或平方可积

11.一维谐振子的势能表达式为2

2

1kx V =

,则该体系的定态Schrodinger 方程中的哈密顿算符为( ) a. 2

2

1kx b. 222212kx m +∇ c. 222212kx m -∇- d.2

22212kx m +∇- 答案:d.

二、多项选择题(每小题2分)

1. 下列哪些条件并非品优波函数的必备条件( ) a. 归一化 b. 连续 c.正交性 d. 单值 e. 平方可积 答案:a.c.

三、 填空题(每小题1分)

1.德布罗意关系式为___________。答案:p=h/λ

2.由于电子是全同粒子,同时电子波函数是_______(对称,反对称)的,因此多电子的波函数需用Slater 行列式波函数来描述。答案:反对称

3.一维势箱解的量子化由来是根据___________ 自然得到的。答案:微分方程的边界条件 4.合格波函数需满足的三个条件是:连续的、单值的和___________。答案:平方可积 5.德布罗意假设揭示了微观粒子具有_______________,因此微观粒子具有测不准关系。 答案:波粒二象性

6.任何一个微观体系的运动状态都可用一个波函数来描述,体系中的粒子出现在空间某点(x ,y ,z)附近的几率与_________成正比。 答案:2

ψ

7.一维势箱的零点能为____________________。答案:2

2

8ml h

8.德布罗意波长为0.15nm 的电子动量为___________,答案:4.42×10-24

9.三个导致“量子化”概念引入的著名实验:黑体辐射、_____________和氢原子光谱。 答案:光电效应

10.品优波函数三个条件是_________、单值、平方可积。答案:连续

11.立方势箱的零点能为____________________。答案:2

2

83ml h

12.立方势箱中2

2

814ma h E =时有______种状态。答案:6

四、判断对错并说明理由(每小题2分) 1.立方势箱中能量最低的状态是E 100。 答案:错,立方势箱中能量最低的状态是E 111。 2. 一维势箱的能级越高,能级间隔越大。 答案:对,能级间隔为2n+1 3. 定态是指电子固定的状态。

答案:错,定态是指电子的几率密度不随时间而变的状态。

五、简答题(每小题5分)

1.合格波函数的条件是什么?

答案:连续(2分)、单值(2分)、有限(平方可积)(1分)

2.下列函数,哪些是22

dx

d 的本征函数?并求出相应的本征值。

a. e mx

b. sinx

c. x 2+y 2

d.(a-x)e -x

答案:a. b.为本征函数(3分) mx e 的本征值为m 2 (1分)sinx 本征值为-1(1分)

六、计算题(每小题5分)

1、将函数ψ=N(4φ1+3φ2)化为归一化的函数,其中φ1和φ2是正交归一化的函数。

答案:据⎰=*1τψψd (1分) 1=⎰*τψψd =N 2⎰++*τφφφφd )34()34(2121

=N 2[42⎰*

τφφd 11+32τφφd ⎰*22+12⎰*

τφφd 21+12⎰*

τφφd 12] =N 2[16+9+0+0] =25N 2 (2分) N=

251

=5

1 )34(5

1

21φφψ+=为归一化的函数 (2分)

2、计算动能为300eV 的电子德布罗意波长(h=6.626×10-34J.S, 1eV=1.602×10-19J, m e =9.11×10-31kg)

答案:m

p T 22

= mT p 2= (2分)

因此m mT

h

p h 111008.72-⨯===

λ (3分) 3、在一维势箱中电子从n=2跃迁到n=1能级时辐射波的能量是多少(l=5×10-10m)?

答案:J ml

h E E E 19

2

2121023.783-⨯==-=∆ (3分) 171075.2-⨯=∆=

E

hc

λm (2分) 4、已知1,3丁二烯的C-C 键长为1.35×10-10m ,试按一维势箱模型估算第一个吸收峰的位置。

答案:2

2

2385ml

h E E E =-=∆ (3分) J 18

2

103123410*033.1)

10*35.1*3(*10*11.9*8)10*626.6(*5----= 2.192582==

h

c

ml λnm 5. 链型共轭分子CH 2CHCHCHCHCHCHCH 2(8C)在长波方向460nm 出现第一个强吸收峰,试按一维势箱模