理论物理导论第二章作业

发布 2022-07-14 13:29:28 阅读 1711

6.为什么把微观粒子波动性叫物质波或几率波?

答:微观粒子是物质,具有典型的粒子间相互作用,但是它的运动又有波动性,运动过程中有波典型的干涉衍射现象,但是又没有波的可叠加性,没有物质的可分割性,而且出现在空间某处的几率一定,所以说是物质波或者是几率波。

7.微观粒子的波粒二象性等于经典粒子性加经典波动性吗?

答:微观粒子波粒二象性不等于经典粒子性加经典波动性。首先微观粒子不具有经典物理意义下的粒子性,它不可进一步分割,即使分割,也不是原来的粒子,并且微观粒子不遵守牛顿定律,没有确切的运动轨道。

其次微观粒子的波动性也不是经典物理意义下的波动性,因为物质波并不代表实际物理量的的波动,没有物理量的迭加起伏,物质波的波动性是“几率波”的迭加,不与实验可测量的物理量有必然联系。例如电子,电子作为微观客体有它自己的本性,它并不是经典意义下的粒子,只不过是在和物质相互作用时呈现出粒子性,它也不是经典意义下的波,只不过是在传播过程中,具有干涉,衍射这类波的性质。

10.求解薛定谔方程的过程中,微观粒子的能量取量子化值的结论是人为规定的吗?

不是。在一维无限深势阱中,能量取量子化是由于波函数的连续性,在|x|=a处几率为零算出的能量取量子化的值。在一维谐振子中,能量取量子化的值是由于在无限处几率有限得出的。

14.一维运动的粒子处于。

(x) =的状态中,式中λ>0,求。

1) 归一化因子a

2) 粒子的几率密度。

3) 粒子出现在何处的几率最大?

解:(1)=

由归一化的定义可得:

则a=2 2)粒子的几率密度。

p(x) =

4) 在极值点,由一阶导数。

x(1-)=0

方程的根为。

x=0; x=; x=1/

即为极值点,几率密度在极值点上的值。

p(0)=0; =0; p(1/)=4

由于p(x)在区间(0,1/的一阶导数大于零,升函数;在区间(1/的一阶导数小于零,是减函数;故几率密度的最大值为4,出现在x=1/处。

15一维线性谐振子处于状态。

(x, t)=a

1) 求归一化因子a

2) 求谐振子坐标x的平均值。

3) 求谐振子势能的平均值。解:

由归一化的定义 =1得 a=

因被积函数是奇函数,在对称区间上积分应为0,故。

kdxdx

将k=,=代入,可得。

是总能量的一半,由能量守恒定律。

可知动能平均值和势能平均值一样,也是总能量的一半。

理论物理导论作业第二章

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