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一、填空题

1． 二粒子体系，仅限于角动量涉及的自由度，有两种表象，分别为_____和_____; 它们的力学量完全集分别是_____和_____; 在两种表象中，各力学量共同的本征态分别是_____和_____。 【答案】耦合表象；非耦合表象

；

2． 称_____、_____、_____等固有性质完全相同的微观粒子为_____。 【答案】质量；电荷；自旋；全同粒子

3． 力学量算符必须是_____算符，以保证它的本征值为_____. 【答案】厄米；实数

【解析】力学量的测量值必须为实数，即力学量算符的本征值必须为实数，而厄米算符的本征值为实数，于是量子力学中就有了一条基本假设——量子力学中所有力学量算符都是厄米算符.

4． 微观粒子的状态由波函数描述，波函数一般应满足的三个条件是_____、_____、_____。 【答案】连续性；有限性；单值性

5． 在量子力学原理中. 体系的量子态用希尔伯特空间中的_____来描述. 而力学量用_____描述. 力学量算符必为_____算符，以保证其_____为实数.

；厄米；本征值 【答案】函数矢量；张量（一般是二阶张量，即矩阵）

【解析】希尔伯特空间中的函数矢量对应体系的量子态，力学量对应张量，一般情况下力学量对应二阶张量，也就是矩阵. 力学量算符必须保证其厄米性，否则将导致测量值即其本征值不是实数，这显然不符合事实.

6 设体系的状态波函数为．量

的关系为_____。

如在该状态下测量力学是F 在确定的值则力学量算符与态矢

【答案】

二、选择题

7． 如果算符表示力学量应的_____。

【答案】确定值；本征值

那么当体系处于

的本征态时，力学量F 有_____。这个值就是相

8． 如两力学量算符【答案】0

9． 假定角动量平方算符的选择为（ ）

有共同本征函数完全系，则它们满足对易关系为_____。

的本征值分别为和如果则可能是本征值

【答案】C

10．（1）【答案】 11．

_____

_____；（2）

_____。

_____。

【答案】

12．一维自由电子被限制在x 和

处两个不可穿透壁之间

，埃，如果是电子最低能

态的能量，则电子的较高一级能态的能量是多少？（ ）

I 【答案】C

【解析】

一维无限深方势阱中能级公式为

由题意，基态能量为

则可知，

较高级能量与基态能量比值为

则第一激发态能量为

三、计算题

13．中子的自旋也为

磁矩为

若中子处于沿y 方向的均匀磁场中，求自旋波函数。

）

【答案】体系的哈米顿基为：

不妨取

在表象中，

设自旋波函数为则能量本征方程为：

久期方程为：由此可得：（1）当自旋波函数为：

时，由

并结合归一化条件

可得

（2）同理，当

时，可得自旋波函数为：

14．对于描述电子自旋的泡利矩阵（1）在表象中求（2）若明其物理意义.

（3）对于两个电子组成的体系，若用本征态，证明态矢量【答案】（1）在由

和由

表象中，

很容易求得

分别表示单电子自旋平方和自旋z 分量的共同

是体系总自旋平方的本征态.

的本征值与本征矢：

（2）

的本征方程

的本征值为±1，说

的归一化本征函数. 为某一方向余弦，证明算符

的本征方程