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1999年量子力学考研试题 一. 质量为的粒子,在阱宽为的非对称一维无限深势阱中运动,当时,粒子处于状态 其中,为粒子的第个本征态。(1) 求时能量的取值几率;(2) 求时的波函数;(3) 求时能量的取值几率。解:非对称一维无限深势阱中粒子的本征解为 (1) 首先,将归一化。由 可知,归一化常数为 于是,归一化后的波函数为 能量的取值几率为 能量取其它值的几率皆为零。(2) 因为哈密顿算符不显含时间,故时的波函数为 (3) 由于哈密顿量是守恒量,所以时的取值几率与时相同。二. (见习题选讲5.10)设体系的哈密顿算符为 利用适当的变换求出体系的能量本征值与相应的本征矢。解:将哈密顿算符改写为 显然,构成力学量完全集,且其共同本征函数系为,于是 进而可知能量本征值为 相应的本征矢为球谐函数。 三. 自旋为、固有磁矩为(为实常数)的粒子,处于均匀外磁场中,设时,粒子处于的状态,求出时的波函数,进而计算与的平均值。解:体系的哈密顿算符为 在泡利表象中,哈密顿算符的矩阵形式为 其本征值满足久期方程 解之得到 将和代入本征方程,可以求出相应的本征矢 ; 依题意可知, 显然,展开系数为时的波函数为将代入上式,得到 的平均值为的平均值为四. 若一维体系的哈密顿算符不显含时间,在能量表象中证明:(1) (2) (3) 证明:(1). 利用算符微分的定义可知 而从另一个角度出发,又可以得到 比较上述两式得到, (2). 从计算动量算符平方的平均值出发,有 整理之,有 (3)利用维里定理, 得到 于是,有 五 各向同性三维谐振子的哈密顿算符为 加上微扰之后,求第一激发态的一级能量修正。解:无微扰时,三维谐振子的本征解为 当时,第一激发态存在3度简并,即 利用公式 可以求出 式中, 在简
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