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武汉大学研究生入学考试量子力学考研真题..doc

发布:2017-01-10约1.48千字共8页下载文档
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武汉大学研究生入学考试量子力学试题选解 5.全同性原理:在全同粒子所组成的体系中,两全同粒子相互调换不改变体系的状态。 计算题(20分×4题) 1.粒子以能量E由左向右对阶梯势入射,求透射系数。讨论如下三种情况: (1)-U0E0;(2)E0;(3)E0,但由右向左入射。 解: ⑴ -U0E0 写出分区薛定谔方程为: 令:,可将上述方程简化为: 一般解可写为: 由 有限,得 B=0 由波函数连接条件,有: 解得: 据此,可分别计算出入射波、反射波和透射波的几率流密度及反射系数和透射系数 满足 R+D=1 可见,总能量小于势垒高度的粒子必全部被反射,但在x0的区域找到电子的几率不为零。类似于光的“全内反射”。 ⑵ E0 写出分区薛定谔方程为: 令:,可将上述方程简化为: 一般解可写为: 考虑到没有从右向左的入射波,B’=0 由波函数连接条件,有: 解得: 据此,可分别计算出入射波、反射波和透射波的几率流密度及反射系数和透射系数 满足 R+D=1 可见,尽管E0,但仍有粒子被反射。 ⑶ E0,粒子从右向左入射 仿⑵,有 但 B’为入射波系数,B为反射波系数,A’为透射波系数,A=0. 由波函数的标准条件,有 解得: 据此,可分别计算出入射波、反射波和透射波的几率流密度及反射系数和透射系数 满足 R+D=1 可见,仍有粒子被反射。 2.一维谐振子在t=0时处于归一化波函数 所描述的态中,式中均为一维谐振子的归一化定态波函数,求: 待定系数C; t=0时,体系能量的可能取值及相应的几率; t0时,体系的状态波函数。 t=0与t0时体系的。 解:用Dirac算符 ⑴ 由 ,可求得 ⑵ 能量可能取值 ,, 相应的几率 1/2, 1/5, 3/10 因为n=0,2,4都为偶数,故宇称为偶 ⑶ ⑷ 利用 ,有 =0 3.若试探波函数取为,其中N为归一化波函数,为变分参数,试用变分法求氢原子的基态能量与基态波函数。 解: 先将波函数归一化 而氢原子的哈米顿为   所以         +- =- - == = 令 ,得到 所以:, 精确解为: 变分值略大于精确值。 基态波函数为 4.两个自旋s=1/2的电子束缚在一维无限深方势阱(0≤x≤a)内,忽略两电子间的相互作用,试写出该全同粒子体系基态及第一激发态的能量和状态波函数,并讨论能量的简并度。 解: 忽略相互作用时,体系的能量本征值为         (n1,n2=1,2,3,…) 体系的总波函数是反对称的: ⑴ 基态n1=n2=1,基态能量为 基态波函数为 可见基态能级不简并。 ⑵ 第一激发态, (n1,n2)=1,2 或 (n1,n2)=2,1 激发态能量为 利用 可形成如下态: 单态; 三重态:
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