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量子力學(xué)測試題(中科大2003)

量子力學(xué)測試題(中科大2003)

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1、量子力學(xué)測試題(1)(中科大2003)一、試證明:(1)投影算符P=xn是厄密算符;它在任意態(tài)">中的平均值是正定的,即(2)設(shè)

2、肖>是歸一化波函數(shù),對于線性厄密算符A以下等式成立ihd=<[A,H]>+z^<—>odtdt證明:(1)因為=(xny=xn=P所以P是厄密算符或v妙

3、P

4、0>==<(p>

5、屮>=<(pPy/>==

6、

7、2>0(2)因為vA>=v?A妙〉則dtdt,2+以讐孰再由S?eq得

8、厲字二〈[4,丹]〉+彳竽因為A=jy/Ay/dx所以dx+dt=J0HAy/dx+yji//'AHy/dx+j曠^y/dx二丄”(AH_HA)艸+fi//^~^dxiti」Jdt即涪警L〈[A,H])+疇二、對于一維諧振子,求消滅算符。的本征態(tài)

9、0>,將其表示成各能量本征態(tài)E>的線性疊加。已矢口a

10、n.>=VhI/7-1>o解:設(shè)a>=^Cn>n=0888得aa>=工C”a>=為Iaz-1>=Q工C“

11、n>n=Qn=0/i=0以

12、左乘上式并利用V仆>=5心得依次遞推得由歸一化條件vqs>=y

13、c”

14、『=

15、c0

16、2y^-=iI

17、2?i]2因為yP—=^(?0=/2兇?嚴(yán)力為實數(shù),可取為力=0所以a>=e2"£塔

18、斤>M=oV〃!三、給定⑹0)方向的單位矢量?=(sincoscp,sin0sin(p,cos0),在cr:表象中求-on的本征值和歸一化本征矢。解:因為叭二CFiSin&cos0+(7、.sin&sin0+(7:cos&所以的本征值為±1'cos&sin兔“'ksin0e,

19、—rew/2)cos—e卩0=2sin—ei(p<2)或(p=2&i(p!2sin—e屮L2丿求得(P-X=sin—20砂一cos—w屮或(p_=(n、u-g}2sin—e屮2-cos—ei

0時(1)電子自旋態(tài)力(/);(2)電子自旋£的平均值。解:(1)方法一初始條件z(0)=0(0

20、)、6(0)丿由薛定譚方程itid_{ciyb=—icoLad+b=-ia)L(a+b)a-b=icoL{a-b)積分得a(t)+b(t)=[d(0)十b(0)]e^1=不曲a(t)一b(t)=[d(0)—方(0)]以如=d%由此可得a(t)=coscoLtb(t)=-fsina)Lt(coscoLt、j—isine/丿方法二體系能量本征態(tài)即6的本征態(tài),本征值和本征態(tài)分別為6=+lE=E+=ticoLv;〕E=E+=—ficoL電子自旋初態(tài)z(o)=0丿*S)T時刻電子自旋態(tài)為1力⑴=厲(嚴(yán)"°++嚴(yán)"久)(2)電子自

21、旋各分量的平均值rcos?f,-isin?*(DS,乂⑴p(cos切/sin^rE1、0人sin如丿(COS(VJ、=0Sy=力七必力⑴=二(cose/JOzsin^rJ.■、(COS69/、0人_'siiW丿——sin2coj工二*⑴/力⑴二£(cos如zsin^r0、-1丿(-isin?/丿=-cos2^r2l五、已知系統(tǒng)的哈密頓量為(1£002e0£102£+/I丿/A?e求能量至二級近似,波函數(shù)至一級近似。解:(1)H=H()+H‘0、£'<000、02£0Hf=00002勺/、00可見所設(shè)表象為非H()表象,

22、為將對角化,先由Ho的本征方程求其本征值和本征矢。求得結(jié)果為:本征值E:°)=eE;°)=相應(yīng)本征矢(1>0丨2>=1<-1>=2e

23、3>=^⑵利用s=-~i=10-1轉(zhuǎn)到/?0表象(將對角化)<202、Z(£00、2201£0h'=S+H'S=000.003£2A0//沁=工九=S+H.S=Z7(2)_y1I12”一僉卵-琦在他表象中=h:n則E;')=2/2Ef=0=2/2£,<2)=18£E$)=oy0⑴一A=0<=-4-0丁

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