杭州师范大学理学院727量子力学历年考研真题汇编.pdf

目录2015年杭州师范大学721量子力学考研真题2014年杭州师范大学721量子力学考研真题2013年杭州师范大学722量子力学考研真题2012年杭州师范大学719量子力学考研真题2011年杭州师范大学726量子力学考研真题2010年杭州师范大学716量子力学考研真题2009年杭州师范大学715量子力学考研真题2008年杭州师范大学715量子力学考研真题2007年杭州师范学院715量子力学考研真题2006年杭州师范学院量子力学考研真题2015年杭州师范大学721量子力学考研真题考试科目代码：721考试科目名称：量子力学一、填空题（每空3分，共30分）、1根据德布罗意波粒二象性，能量为E,动量为p 的微观粒子，与对应的波动的频率 和波长 的关系式分别是 ，。2.完成对易关系：，。3.量子力学中的薛定谔方程的形式为 ，定态薛定谔方程为 ，从定态的解出发构造薛定谔方程的一般解的表达形式为。4.设两力学量算符满足对易关系，则力学量A和B的测不准关系式为。5.全同粒子体系的波函数的特点是，原因是。二、简答题（每题6分，共30分）1量子力学中微观粒子的波粒二象性与光的波粒二象性有什么区别?2叙述量子力学中物理量算符的性质以及与力学量测量值之间的关系。3说明当势能是偶函数时，定态薛定谔方程的解总可以写成偶函数或者奇函数的形式。4叙述（或者通过变换关系式描述）你对量子力学中的表象变换的理解。5如何理解电子的自旋？三、计算题（90分）1（15分）质量为的粒子，在一维无限深势阱中中运动。求（1）求粒子的能量本征值和本征函数；（5分）（2）若时，粒子处于状态上，其中，为粒子能量的第 个本征态。求时能量的可测值与相应的取值几率；（5分）（3）求时的波函数及能量可测值与相应的取值几率。（5分）2（10分）设为氢原子的能量为En定态波函数，当t=0时氢原子处于状态求：（1）氢原子能量及其几率；（4分）（2）轨道角动量平方的可能值，可能值出现的几率以及的平均值；（4分）（3）分量的可能值，可能值出现的几率以及的平均值；（2分）3（15分）假设量子系统的基态为，求：（1）势能的平均值；（5分）（2）动能的平均值；（5分）（3）动量的几率分布函数。（5分）（提示：）4（15分）一维谐振子的哈密顿量写成为，定义如下的算符求（1）证明。（4分）（2）利用 和表示。（4分）（3）基态满足，求基态波函数和基态能量。（7分）5（20分）设一量子体系的哈密顿量为：，且，,利用微扰法计算二级近似下的能量本征值。6（15分）设氦原子中的两个电子都处于1s态,两个电子基态的空间波函数为,求（i）写出电子四个可能的自旋波函数；（ii）写出两个电子交换反对称的总波函数（同时考虑空间自由度和自旋自由度）。2014年杭州师范大学721量子力学考研真题考试科目代码：721 考试科目名称：量子力学一、简答题（每题10分，共40分）1简述量子测量公设的基本内容。2扫描隧道显微镜（STM）利用了何种量子效应？简述其工作原理。3请简要解释“完备力学量组”概念，并列举三组描述氢原子的完备力学量组。4分别写出两电子体系自旋单态与三重态在无耦合表象基矢下的展开式。二、证明题（每题15分，共30分）1角动量算符定义为，（1）利用基本对易关系，证明；（2）进一步证明，其中为角动量升降算符。2证明对于任意算符及幺正变换，有并由此说明算符的迹不因表象而异。三、计算题（每题20分，共80分）1一粒子位于一维方势阱中，求其本征能谱与本征态。2已知一维谐振子哈密顿为：，其本征波函数记为构成完备基（满足正交归一关系）。定义下降算符与上升算符分别为与，并满足，在状态下，求：（1）势能的平均值；（2）动能的平均值；（3）坐标与动量的不确定关系；（4）最小不确定度对应什么状态（即n的取值）。3求算符的归一化本征态，其中 为Pauli矩阵，为指向方向的单位矢量4对于原子序数较大的类氢原子，其最外层电子感受到的势场为，其中为一正常数，为Bohr半径，求其基态能量的一阶微扰修正。（注：氢原子基态能量为，基态波函数为）.2013年杭州师范大学722量子力学考研真题考试科目代码：722考试科目名称：量子力学 一、简答题（每题20分，共40分）1波函数是应该满足什么样的自然条件？的物理含义是什么？写出波函数所满足的薛定谔方程。若势能不含时，试推导出所满足的定态薛定谔方程？假设定态薛定谔方程给出能量本证值是量子化的，从定态方程的解构造出含时薛定谔方程的一般解。2简要说明何为定态非简并微扰论（写出其二级近似能量与一级近似波函数）及其适应范围与条件；并简要说明变分法的原理。二、证明题（每题15分，共30分）1证明坐标算符与动量算符之间的运算关系：2定义算子，以及。证明（1）；（2）,三、计算题（每题20分，共80分）1质量为的粒子在一维无限深方势阱中运动，势阱可表示为：（1）求解能量本征值和归一化的本征函数；（2）若已知时，该粒子状态为：，求 时刻该粒子的波函数；（3）求 时刻测量到粒子的能量分别为和的几率是多少？（4）求 时刻粒子的平均能量和平均位置。2已知一维谐振子哈密顿为：，其本征波函数记为 构成完备基（满足正交归一关系）。定义下降算符与上升算符分别为与，并满足，在状态下，求：（1）势能的平均值；（2）动能的平均值；（3）坐标与动量的不确定关系；（4）最小不确定度对应什么状态（即n的取值）。3设已知在的共同表象中，算符的矩阵分别为;求（1）它们的本征值和归一化的本征函数;（2）从z表象到x表象以及从z表象到y表象的幺正矩阵;（3）用求得的对应的幺正矩阵将对角化.4.考虑两个电子组成的系统。它们空间部分波函数在交换电子空间部分坐标时可以是对称的或是反对称的。由于电子是费米子，整体波函数在交换全部坐标变量（包括空间部分和自旋部分）时必须是反对称的。总自旋算符定义为：。（1）假设空间部分波函数是反对称的，求对应自旋部分波函数;和的本征值；（2）假设空间部分波函数是对称的，求对应自旋部分波函数;和的本征值.2012年杭州师范大学719量子力学考研真题考试科目代码：719 考试科目名称：量子力学一、填空题（每空2.5分，共25分）1量子力学中力学量算符必须是 算符，以保证它的本征值为 数。对一个力学量进行测量时,所得到的测量值肯定是 当中某一个,测量结果一般是不确定的,除非体系处于_ 。测量结果的不确定性来源于 。两个力学量同时具有确定值的条件是 。2自由粒子平面波波函数，则该自由粒子的动量不确定度 ，坐标不确定度 。3根据德布罗意波粒二象性，能量为E,动量为p 的微观粒子，与对应的波动的频率 和波长 的关系式分别是 ，。二、简答题（每题5分，共30分）1写出含时薛定谔方程，当时势能与时间无关时，导出定态薛定谔方程。假设定态薛定谔方程给出能量本证值是量子化的，从定态方程的解构造出含时薛定谔方程的一般解。2叙述量子力学中的测不准原理，以动量和坐标为例给出具体测不准关系式。3叙述量子力学中物理量算符的性质以及与力学量测量值之间的关系。4叙述（或者通过变换关系式描述）你对量子力学中的表象变换的理解。5电子的自旋角动量有什么特点？6叙述全同粒子波函数的性质。三、计算题（95分）1（16分）设粒子在一维无限深势阱中运动，求：（1）.求解粒子能量本征值及对应的状态波函数。（6分）（2）.粒子在一维空间的几率分布函数。（5分）（3）.在第n个能量激发态上，证明。（5分）2（15分）设氢原子处于状态式中为已知常数，且 求：（1）求科能测到氢原子能量值及其测量到的几率。（5分）（2）轨道角动量平方的可能值，可能值出现的几率以及的平均值。（5分）（3）分量的可能值，可能值出现的几率以及的平均值。（5分）3（10分）（1）证明 式中花括号为反对易关系式，如：（5分）（2）证明，分别是下面三个角动量分量算符的本证态，本证值为.，（5分）杭州师范大学硕士研究生入学考试命题纸4.（16分）设有一算符 具有性质,求证:（1）是一个厄秘算符;（2）（3）的本证值为0或者1（4）,5（18分）一维谐振子的哈密顿为假设它处在基态，若在加上一个弹性力作用，试用微扰论计算H对能量的一级和二级修正，并与严格解比较。记谐振子的基态：；公式：；6（20分）两个自旋为1/2,质量为m的无相互作用的全同费米子处在线性谐振子势场中。计算体系的基态和第一激发态的能量本征值和本征函数（同时考虑空间自由度和自旋自由度），指出简并度。已知单粒子能级及本征函数（空间部分）分别为和.2011年杭州师范大学726量子力学考研真题考试科目代码：726考试科目名称：量子力学一、填空题（每空3分，共30分）1写出含时薛定谔方程。2完成位置和动量的对易关系：，其位置动量不确定关系的公式是。3量子力学中力学量算符必须是 算符，以保证它的本征值为数。4设设为氢原子的能量本征函数，完成下列积分：，。5玻色子和费米子自旋的特点是 ，费米子服从 统计，玻色子服从 统计。二、简答题（每题5分，共30分）1叙述你对量子力学中微观波粒二象性概念的理解。2叙述量子力学中物理量与厄米算符关系以及厄米算符与力学量测量值之间的关系。3当量子体系的势能与时间无关时，从薛定谔方程出发推导出定态薛定谔方程。4量子力学中微观粒子的状态对应希尔伯特（Hilbert）空间的一个矢量，叙述量子力学中的表象变换在希尔伯特空间对应什么？5电子的自旋角动量有什么特点？在Sz表象中，写出自旋角动量三个分量的矩阵表示。6什么是全同粒子，叙述全同粒子波函数的性质。三、计算题（90分）1（15分）设粒子在一维无限深势阱中运动，求：（1），求坐标的几率分布和几率最大的位置（4分）；（2），证明 （4分）；（3），证明（4分）；（4），求动量的平均值 （3分）2（10分）设氢原子处于状态求：（1）氢原子能量及其几率。（4分）（2）轨道角动量平方的可能值，可能值出现的几率。（4分）（3）分量的可能值，可能值出现的几率以及的平均值。（2分）3.（10分）证明：（1）是厄米算符：（5分），（2）。（5分）4.（15分）角动量的定义，其中 都是算符，并且有，。证明如下的对易关系（1），；（5分）（2）；（5分）（3）。（5分）5.（20分）设一量子体系的Hamilton量为 其中：，求在二级近似下的能量本征值。6（20分）设氦原子中的两个电子处于1s2p态,两个电子的空间波函数分别为。（i）写出电子两个可能的空间波函数和四个可能的自旋波函数;（ii）写出两个电子交换反对称的总波函数（同时考虑空间自由度和自旋自由度）。2010年杭州师范大学716量子力学考研真题2009年杭州师范大学715量子力学考研真题2008年杭州师范大学715量子力学考研真题2007年杭州师范学院715量子力学考研真题考试科目代码：715考试科目名称：量子力学一、简答题（每题6分共48分）1什么是微观粒子的波粒二象性？写出动量为p的微观粒子的德布罗意波长的表达式。2写出量子力学薛定谔方程，什么情况下薛定谔方程求解可以转化为定态薛定谔方程求解，写出定态薛定谔方程，并从定态薛定谔方程的解出发构造出薛定谔方程一般解的表达形式。3叙述量子力学的基本原理（或者说量子力学的基本假设）、（正确写出4条或4条以上给6分，少于4条每条1.5分）。4量子力学中力学量用厄米算符表示，那么力学量的测量值与力学量对应的厄米算符有什么关系。证明厄米算符的本征值为实数。5电子的自旋角动量有什么特点？无外场情况下类氢原子光谱的精细结构是由什么引起的？6叙述量子力学中的表象的概念，在一个有分立本征值的力学量表象中，任意量子力学状态和任意力学量用什么表示。设两个表象之间的变换矩阵为幺正矩阵S,写出两表象之间态矢量和力学量对应的矩阵的变换关系。量子力学中处理弹性散射问题常用的两种方法是什么方法，并说明两种方法的优缺点。叙述玻色子和费米子各服从什么统计规律？这两类粒子的自旋各有什么特点？二、计算题102分质量为m的粒子处于长度为l的一维盒子中求解粒子的能级和对应的波函数。（20分）求解一维谐振子处在第一激发态时概率最大的位置。（18分）提示：一维谐振子第一激发态波函数表达式为:3设为氢原子的能量为定态波函数，设t时刻氢原子处于状态求氢原子此时能量、角动量平方和角动量z分量的可能值，这些可能值出现的几率和这些力学量的平均值。（18分）4在某表象中，一量子力学体系的哈密顿算符对应的矩阵为：，求解H的本征值；（2）求各本征值对应的归一化本征态。（16分）5一个量子体系的哈密顿量为 ,其中：，a、b、c为很小的实数，。试利用微绕法计算该量子体系的能量的1，2级修正值。（16分）6考虑在一维无限深势阱（0 xa）中运动的两个电子体系，略去电子之间的相互作用以及一切与自旋有关的相互作用，求体系的基态和第一激发态的能量和波函数。（14分）2006年杭州师范学院量子力学考研真题