2014年量子力学知识点总结材料

2014年量子力学知识点总结材料
2014年量子力学知识点总结材料

量子力学期末复习完美总结

一、 填空题

1.玻尔-索末菲的量子化条件为:

pdq nh =?,(n=1,2,3,....),

2.德布罗意关系为:h

E h p k γωλ

==

=

=; 。

3.用来解释光电效应的爱因斯坦公式为:

21

2

mV h A υ=-, 4.波函数的统计解释:()2

r t ψ

,代表t 时刻,粒子在

空间r 处单位体积中出现的概率,又称为概率密度。这是量子力学的基本原理之一。波函数在某一时刻在空间的强度,即其振幅绝对值的平方与在这一点找到粒子的几率成正比,和粒子联系的波是概率波。

5.波函数的标准条件为:连续性,有限性,单值性 。 6. , 为单位矩阵,则算符 的本征值为:1± 。 7.力学量算符应满足的两个性质是 实数性和正交完备性 。

8.厄密算符的本征函数具有: 正交性,它们可以组成正交归一性。即

()m n

mn

d d λλφφτδ

φφτδλλ**

''==-??或 。

9.设 为归一化的动量表象下的波函数,则 的物理意义为:表示在()r t ψ,所描写的态中测量粒子动量所得结果在p p dp →+围的几率。

10. i ; ?x

i L ; 0。 11.如两力学量算符 有共同本征函数完全系,则 _0__。

12.坐标和动量的测不准关系是: ()

()

2

2

2

4

x x p ??≥

自由粒子体系,_动量_守恒;中心力场中运动的粒子

__角动量__守恒

13.量子力学中的守恒量A 是指:?A

不显含时间而且与?H 对易,守恒量在一切状态中的平均值和概率分布都不随时间改变。

14.隧道效应是指:量子力学中粒子在能量E 小于势垒高度时仍能贯穿势垒的现象称为隧道效应。

15. 为氢原子的波函数, 的取值围分别为:n=1,2,3,… ;l=0,1,…,n -1;m=-l,-l+1,…,0,1,…l 。

16.对氢原子,不考虑电子的自旋,能级的简并为: 2

n ,考虑自旋但不考虑自旋与轨道角动量的

耦合时,能级的简并度为 22n ,如再考虑自旋与轨道角动量的耦合,能级的简并度为 12+j 。

17.设体系的状态波函数为

,如在该状态下测量力学量 有确定的值 ,则力学量算符 与态矢量 的关系为:

?F

ψλψ=。 18.力学量算符 在态 下的平均值可写为 的条件为:力学量算符的本征值组成分立谱,并且()r ψ是归一化波函数。

19.希尔伯特空间:量子力学中Q 的本质函数有无限多个,所以态矢量所在的空间是无限维的函数空间。 20.设粒子处于态 ,

为归一化波函数, 为球谐函数,则系数c , 的可能值为:13, 本征值

为 出现的几率为:

1

2

。 21.原子跃迁的选择定则为:101l m ?=±?=±;, 。

22.自旋角动量与自旋磁矩的关系为:S e M S μ

=-

式中S M 是自旋磁矩,S 是自旋角动量,e -是电子的电荷,μ是电子的质量。

23.

为泡利算符,则

=2?σ 3 0 ,?2z i σ。

24. 为自旋算符,则

2

34

, 0 ,?z

i S 。

25.乌伦贝克和哥德斯密脱关于自旋的两个基本假设是:

(1)每个电子具有自旋角动量?S

,它在空间任何方向上的投影只能是两个数值:1

2

z s =±

;(2)每个电子具有自旋磁矩S M ,它和它的自旋角动量S 的关系式是:

S e

M S μ

=-,式中e -是电子的电荷,μ是电子的质

量。S M 在空间任意方向上的投影只能取两个数值:

2z S B e

M M μ

=±。 26.轨道磁矩与轨道角动量的关系是:2L e

M L μ

=-

。 27.证明电子具有自旋的实验有:斯特恩-革拉赫实验。 28.费米子所组成的全同粒子体系的波函数具有_反对称性__,玻色子所组成的全同粒子体系的波函数具有____对称性_____。

29. 考虑自旋后,波函数在自旋空间表示为

(已归一化),则在态 下,自旋算符 对自旋的平均可表示为:

()111211221222?G G G G G G ψψψψψψ+

**????==

???????

,,,;对坐标和自旋同时求平均的结果可表示为:?G G d ψψτ+=?

30. 考虑自旋后,波函数在自旋空间表示为

(已归一化),则 的意义为:表示在t 时刻,在(x,y,z )点周围单位体积找到自旋1

2

z s =

的电子的几率。 _1__。

31.量子力学中的态是希尔伯特空间的__矢量__;算符

是希尔伯特空间的__算符__。

力学量算符在自身表象中的矩阵是 对角的 32、2

),,,(t z y x ψ的物理意义: 发现粒子的几率密度与之成正比 。

33、dr r r 2

2

),,(?

?θψ表示 在r —r+dr 单位立体角

的球壳发现粒子的几率 。

34、在量子力学中,微观体系的状态被一个 波

函数 完全描述;力学量用 厄密算符 表示。

二、 问答题

1. 你认为Bohr 的量子理论有哪些成功之处?有哪些不成功的地方?试举一例说明。

(简述波尔的原子理论,为什么说玻尔的原子理论是半经典半量子的?)

答:Bohr 理论中核心的思想有两条:一是原子具有能量不连续的定态的概念;二是两个定态之间的量子跃迁的概念及频率条件。首先,Bohr 的量子理论虽然能成功的说明氢原子光谱的规律性,但对于复杂原子光谱,甚至对于氦原子光谱,Bohr 理论就遇到了极大的困难(这里有些困难是人们尚未认识到电子的自旋问题),对于光谱学中的谱线的相对强度这个问题,在Bohr 理论中虽然借助于对应原理得到了一些有价值的结果,但不能提供系统解决它的办法;其次,Bohr 理论只能处理简单的周期运动,而不能处理非束缚态问题,例如:散射;再其次,从理论体系上来看,Bohr 理论提出的原子能量不连续概念和角动量量子化条件等,与经典力学不相容的,多少带有人为的性质,并未从根本上解决不连续性的本质。

2. 什么是光电效应?光电效应有什么规律?爱因斯坦是如何解释光电效应的?

答:当一定频率的光照射到金属上时,有大量电子从金属表面逸出的现象称为光电效应;光电效应的规律:a.对于一定的金属材料做成的电极,有一个确定的临界频

率0υ,当照射光频率0υυ<时,无论光的强度有多大,不会观测到光电子从电极上逸出;b.每个光电子的能量只与照射光的频率有关,而与光强无关;c.当入射光频率

0υυ>时,不管光多微弱,只要光一照,几乎立刻910s

-≈观测到光电子。爱因斯坦认为:(1)电磁波能量被集中在光子身上,而不是象波那样散布在空间中,所以电子可以集中地、一次性地吸收光子能量,所以对应弛豫时间应很短,是瞬间完

成的。(2)所有同频率光子具有相同能量,光强则对应于光子的数目,光强越大,光子数目越多,所以遏止电压与光强无关,饱和电流与光强成正比。(3)光子能量与其频率成正比,频率越高,对应光子能量越大,所以光电效应也容易发生,光子能量小于逸出功时,则无法激发光电子。

3.简述量子力学中的态叠加原理,它反映了什么? 答:对于一般情况,如果1ψ和2ψ是体系的可能状态,那么它们的线性叠加:1122c c ψψψ=+(12c c ,是复数)也是这个体系的一个可能状态。这就是量子力学中的态

叠加原理。态叠加原理的含义表示当粒子处于态1ψ和2ψ的线性叠加态ψ时,粒子是既处于态1ψ,又处于态2ψ。它反映了微观粒子的波粒二象性矛盾的统一。量子力学中这种态的叠加导致在叠加态下观测结果的不确定性。 4. 什么是定态?定态有什么性质?

答:体系处于某个波函数()()[]

exp r t r iEt

ψψ=-,所描写的状态时,能量具有确定值。这种状态称为定态。定态的性质:(1)粒子在空间中的概率密度及概率流密度不随时间变化;(2)任何力学量(不显含时间)的平均值不随时间变化;(3)任何力学量(不显含时间)取各种可能测量值的概率分布也不随时间变化。 6.经典波和量子力学中的几率波有什么本质区别? 答:1)经典波描述某物理量在空间分布的周期性变化,而几率波描述微观粒子某力学量的几率分布;(2)经典波的波幅增大一倍,相应波动能量为原来的四倍,变成另一状态,而微观粒子在空间出现的几率只决定于波函数在空间各点的相对强度,几率波的波幅增大一倍不影响粒子在空间出现的几率,即将波函数乘上一个常数,所描述的粒子状态并不改变;

7. 能量的本征态的叠加一定还是能量本征态。

答:不一定,如果1ψ,2ψ对应的能量本征值相等,则2211ψψψc c +=还是能量的本征态,否则,如果1ψ,2ψ对应的能量本征值不相等,则

2211ψψψc c +=不是能量的本征态

8.什么是表象?不同表象之间的变换是一种什么变换?在不同表象中不变的量有哪些?

答:量子力学中态和力学量的具体表示方式称为表象。不同表象之间的变换是一种幺正变换。在不同表象中不变的量有:算符的本征值,矩阵的迹即矩阵对角元素的和。

9. 简述量子力学的五个基本假设。

答:(1)微观体系的状态被一个波函数完全描述,从这个波函数可以得出体系的所有性质。波函数一般应满足连续性、有限性和单值性三个条件;(2)力学量用厄密算符表示。如果在经典力学中有相应的力学量,则在量子力学中表示这个力学量的算符,由经典表示中的将动量p 换为算符i -?得出。表示力学量的算符具有组成

完全系的本征函数。(3)将体系的状态波函数ψ用算符

?F 的本征函数展开??m m m F F λλ?λ??λ?==(,):

m m m

c c

d λλψ??λ=+∑?,则在ψ

态中测量力学量F

得到结果为m λ的几率为2

m c ,得到结果在d λλλ

+围的几率是2

c d λλ;

(4)体系的状态波函数满足薛定谔方程:?i

H t

ψψ?=?,?H 是体系的哈密顿算符。(5)在全同粒子组成的体系中,两全同粒子相互调换不改变体系的状态(全同性原理)。

10.波函数归一化的含义是什么?归一化随时间变化吗?

答:粒子既不产生也不湮灭。根据波函数的统计解释,在任何时刻,粒子一定在空间出现,所以在整个空间中发现粒子是必然事件,概率论中认为必然事件的概率等于1。因而粒子在整个空间中出现的概率即2

ψ对整个空间的积分应该等于1.即

()2

,,,1x y z t d ψτ=?式中积分

表示对整个空间积分。这个条件我们称为归一化条件。满足归一化条件的波函数称为归一化波函数。波函数一旦归一化,归一化常数将不随时间变化。

11.量子化是不是量子力学特有的效应?经典物理中是否有量子化现象?

答: 所谓量子化,就是指某个力学量可取数值具有离散谱。一般来说,这不是量子力学的特有效应。经典物理中,例如声音中的泛音,无线电中的谐波都是频率具有离散谱。经典波在束缚态形成驻波时,频率也是量子化的,但经典波的频率量子化并不对应能量量子化。有时量子化用了专指能量量子化,在这种意义上它就是量子力学特有的效应。

12.什么是算符的本征值和本征函数?它们有什么物理意义?

答:含有算符?F 的方程?m m m F F ??=称为?F 的本质方程,m F 为?F 的一个本质值。而m ?则为?F 的属于本征值m F 的本征函数。 如果算符多代表一个力学量,上述概

念的物理意义如下:当体系处于?F

的本征态m

?时,测量F 的数值时确定的,恒等于m F 。当体系处于任意态时,单次测量F 的值必等于它的本征值之一。 13.算符运算与一般代数运算有什么异同之处? 答:(1)相同点:都满足加法运算中的加法交换律和加

法结合律。(2)不同点:a.算符乘积一般不满足代数乘

法运算的交换律,即????FG

GF ≠;b.算符乘积定义()()??????FGE F G E ψψ??=??

,运算次序由后至前,不能随

意变换。

14.什么是束缚态和定态?束缚态是否必为定态?定态是否必为束缚态?

答:定态是概率密度和概率流密度不随时间变化的状态。若势场恒定

0U

t

?=?,则体系可以处于定态。当粒子被外力(势场)束缚于特定的空间区域,及在无穷处波函数等于零的态叫做束缚态。束缚态是离散的。例如一维谐振子就属于束缚定态,具有量子化能级。但束缚态不一定是定态。例如限制在一维箱子中的粒子,最一般的可能态是以一系列分立的定态叠加而成的波包。这种叠加是没有确定值的非定态。虽然一般情况下定态多属束缚态,当定态也可能有非束缚态。

15.(1)在量子力学中,能不能同时用粒子坐标和动量的确定值来描写粒子的量子状态?(2)将描写的体系量子状态波函数乘上一个常数后,所描写的体系量子状态是否改变?(3)归一化波函数是否可以含有任意相因子

i e δ(δ是实常数)?(4)已知F 为一个算符,当F 满

足如下的两式时,a. F F +=,b. 1F F -+

=,问何为厄

米算符,何为幺正算符?(5)证明厄米算符的本征值为实数。量子力学中表示力学量的算符是不是都是厄米算符?

答:(1)不能;因为在量子力学中,粒子具有波粒二象性,粒子的坐标和动量不可能同时具有确定值。(2)不改变;根据Born 对波函数的统计解释,描写体系量子状态的波函数是概率波,由于粒子必定要在空间中的某一点出现,所以粒子在空间各点出现的概率总和等于1,因而粒子在空间各点出现概率只决定于波函数在空间各点的相对强度。(3)可以;因为2

1i e

δ=,如果2

ψ对整

个空间积分等于1,则

2

i e δ

ψ对整个空间积分也等于1.

即用任意相因子i e δ

(δ是实常数)去乘以波函数,既不

影响体系的量子状态,也不影响波函数的归一化。(4)满足关系式a 的为厄密算符,满足关系式b 的为幺正算符;(5)证明:以λ表示F 的本征值,ψ表示所属的本

征函数,则?F

ψλψ=因为F 是厄密算符,于是有dx dx λψψλψψ***=??,由此可得λλ

*

=,即λ为实

数。

16.薛定谔方程应该满足哪些条件?

答:(1)它必须是波函数应满足的含有对时间微商的微分方程;(2)方程是线性的,即如果1ψ和2ψ都是方程的姐,那么1ψ和2ψ的线性叠加1122c c ψψψ=+也是方程

的解,这是因为根据态叠加原理,如果1ψ和2ψ是体系的可能状态,那么它们的线性叠加:1122c c ψψψ=+(12c c ,是复数)也是这个体系的一个可能状态;(3)这个方程的系数不应该包含状态的参量,如动量、能量等,因为方程的系数如含有状态的参量,则方程只能被粒子的部分状态所满足,而不能被各种的状态所满足。 17. 量子力学中的力学量用什么算符表示?为什么?力学量算符在自身表象中的矩阵是什么形式?

答:量子力学中表示力学量的算符都是厄密算符。因为所有力学量的数值都是实数,既然表示力学量的算符的本征值是这个力学量的可能值,因而表示力学量的算符,它的本征值必须是实数。力学量算符在自身表象中的矩阵是一个对角矩阵。 18.简述力学量算符的性质?

答:(1)实数性:厄密算符的本征值和平均值皆为实数;(2)正交性:属于不同本征值的本征态彼此正交。即

m n mn d ??τδ*=?;(3)完备性:力学量算符的本征态的

全体构成一完备集,即()()n

n

n

x c x ψ?=

∑。

19.在什么情况下两个算符相互对易?

答:如果两个算符?F 和?G 有一组共同本征函数m ?,而且m ?组成完全系,则算符?F

和?G 对易。 20.请写出测不准关系?

答:设算符?F 和?G 的对易关系为:???i F G k ??=??

,,则测不准关系式为:()()

2

2

2

??4

k F

G

??≥,如果k 不为零,则?F

和?G 的均方偏差不会同时为零,它们的乘积要大于一正数。

21.量子力学中的守恒量是如何定义的?守恒量有什么性质?量子力学中的守恒量和经典力学的守恒量定义有什么不同,并举例说明?

答:量子力学中不显含时间,且其算符与体系的哈密顿算符对易的力学量称为守恒量;量子体系的守恒量,无论在什么态下,平均值和概率分布都不随时间改变;量子力学中的守恒量与经典力学中的守恒量概念不相同,实质上是不确定度关系的反映。a.量子体系的守恒量并不一定取确定值,及体系的状态并不一定就是某个守恒量的本征态。如对于自由粒子,动量是守恒量,但自由粒子的状态并不一定是动量的本征态(平面波),在一

般情况下是一个波包;b.量子体系的各守恒量并不一定都可以同时取确定值。例如中心力场中的粒子,l 的三个分量都守恒,但由于x y z l l l 、、不对易,一般说来它们并不能同时取确定值(角动量0l =的态除外)。 22.定态微扰理论的适用围和适用条件是什么? 答:适用围:求分立能级及所属波函数的修正;适用条

件是:(0)(0)(0)(0)

1nm m

n

m n

H ε

ε

εε'

≠-,式中。

23.什么是自发跃迁?什么是受激跃迁?

答:在不受外界影响的情况下,体系由高能级跃迁到低能级,这种跃迁称为自发跃迁;体系在外界(如辐射场)作用下,由低能级跃迁到高能级,这种跃迁称为受激跃迁。

24.什么是严格禁戒跃迁?角量子数和磁量子数的选择定则是什么?

答:如果在任何级近似中跃迁几率均为零,这这种跃迁称为严格禁戒跃迁。角量子数和磁量子数的选择定则是:

101l m ?=±?=±;,。

25. 谁提出了电子自旋的假设?表明电子有自旋的实验事实有哪些?自旋有什么特征?

答:乌伦贝克和高斯密特提出了电子自旋的假设。他们主要根据的两个实验事实是:碱金属光谱的双线结构和反常的Zeeman 效应。他们假设的主要容为:a.每个电子

具有自旋角动量?S

,它在空间任何方向上的投影只能是两个数值:1

2

z s =±;b.每个电子具有自旋磁矩S M ,

它和它的自旋角动量S 的关系式是:S e

M S μ

=-,式

中e -是电子的电荷,μ是电子的质量。

表明电子有自旋的实验事实:斯特恩-盖拉赫实验。其现象:K 射出的处于S 态的氢原子束通过狭缝BB 和不均匀磁场,最后射到照相片PP 上,实验结果是照片上出现两条分立线。解释:氢原子具有磁矩,设沿Z 方向:;如在空间可取任何方向, 应连续变化,照片上应是一连续带,但实验结果只有两条, 说明 是空间量子化的,只有

两个取向 ,对S 态 , ,没轨道角动量,所以原子所具有的磁矩是电子固有磁矩,即自旋磁矩。

自旋的特点:(1)电子具有自旋角动量这一特点纯粹是量子特性,它不可能用经典力学来解释。它是电子的本身的禀属性,标志了电子还有一个新自由度。(2)电子自旋与其它力学量的根本区别为,一般力学量可表示为坐标和动量的函数,自旋角动量与电子坐标和动量无关,不能表示为 ,它是电子部状态的表征,是一个新的自由度。(3)电子自旋值是 , 而不是的整数倍。(4), 而 两者在差一倍。自旋角动量也具有其它角动量的共性,即满足同样的对易关系:。

① 它是个禀的物理量,不能用坐标、动量、时间等

变量表示; ② 它完全是一种量子效应,没有经典对应量。也就是说,当0→时,自旋效应消失。

③ 它是角动量,满足角动量最一般的对应关系。而

且电子自旋在空间任何方向上的投影只取2±两

个值。

26. 什么是斯塔克效应?

答:当原子置于外电场中,它发射的光谱线将发生分裂,这称为Stark 效应。

27. 什么是光谱的精细结构?产生精细结构的原因是什么?考虑精细结构后能级的简并度是多少?

答:由于电子自旋与轨道角动量耦合,是原来简并的能级分裂成几条差别很小的能级,称为光谱的精细结构;当n 和l 给定后,j 可以取1

0)2

j l l =±

=,(除外,即具有相同的量子数n ,l 的能级有两个,它们的差别很小,这就是产生精细结构的原因。考虑精细结构后能级的简并度为(2j+1) 28. 什么是塞曼效应?什么是反常的塞曼效应?对简单塞曼效应,没有外磁场时的一条谱线在外磁场中分裂为几条?

答:把原子(光源)置于强磁场中,原子发出的每条光谱线都分裂为三条,我们把这称为正常的塞曼效应。而反常的塞曼效应是指在弱磁场中原子光谱线的复杂分裂(分裂成偶条数)。对简单塞曼效应,没有外磁场时的一条谱线在外磁场中分裂为三条。

29.什么是全同性原理和泡利不相容原理?

答:全同性原理:由全同粒子所组成的体系中,两全同粒子相互代换不引起物理状态的改变。描写全同粒子体系状态的波函数只能是对称的或反对称的,它们的对称

性不随时间改变。泡利不相容原理:不能有两个或两个以上的费米子处于同一状态。

30.写出泡利矩阵的形式及其对易关系。请用泡利矩阵定

义电子的自旋算符,并验证它们满足角动量对易关系。 答:泡利矩阵:01?10x σ??= ??? ;0?0y i i σ-??= ???

?01z σ??

= ?-??

1 0 ;对易关系为:???2i σσσ?=;自旋算符??2S

σ=;对易关系为???S S i S ?=。验证过程如下:??????x y x y y x S S S S S S ??=-??

,即:2

2

22010001??10001044?2010142x

y z

i i S S i i i i iS --??????????=- ??? ?????????????????=== ? ?--???? , 1 0 1 0

其中()()1

11?r E r H n n n ??=;()()222?r E r H m m m

??=。 32.请简述微扰论的基本思想。

答:将复杂的体系的哈密顿量 分成 与 两部分。 是可求出精确解的,而 可看成 的微扰。只需将精确解加上由微扰引起的各级修正量,逐级迭代,逐级逼近,就可得到接近问题真实的近似解。确定 时,先确定 ,再用 确定 。 33. 什么是玻色子和费米子?

答:由电子,质子,中子这些自旋为 的粒子以及自旋为 的奇数倍的粒子组成的全同粒子体系的波函数是反对称的,这类粒子服从费米(Fermi)-狄拉克 (Dirac) 统计,称为费米子,由光子(自旋为1)以及其它自旋为零,或 整数倍的粒子所组成的全同粒子体系的波函数是对称的,这类粒子服从玻色(Bose)-爱因斯坦统计,称为玻色子。

34.什么是隧道效应?请举例说明隧道效应的应用。 答:粒子在其能量E 小于势垒高度0U 时,仍然会有部分粒子穿过势垒的现象叫隧道效应,又叫隧穿效应。隧道效应的应用:1.扫描隧道显微镜(STM )是电子隧道效应的重要应用之一。扫描隧道显微镜可以显示表面原子台阶和原子排布的表面三维图案。在表面物理、材料科学

和生命科学等诸多领域中,扫描隧道显微镜都能提供十分有价值的信息。2.隧道二极管是一种利用隧道效应的半

导体器件,也是隧道效应的重要应用之一。由于隧道效

应而使其伏安特性曲线出现负阳区,因而隧道二级管具

有高频、低噪声的特点。隧道二级管是低频放大器、低

频噪声振荡器和超高速开关电路中的重要器件。 35. 厄米算符具有哪些性质?厄米算符的平均值、本征值、本征函数具有哪些性质?

答:厄米算符具有下列性质:a.两厄米算符之和仍为

厄米算符;b.当且仅当两厄米算符 ?A

和 ?B 对易时,它们之积才为厄米算符。因为()

?

????????AB B A BA ==。只有在??,0A B ??=??时, ????BA AB =,才有,()

?????AB AB

=,即??AB 仍为厄米算符;c.无论厄米算符?A

、?B 是否对易,算符()1????2AB BA +及 ()

1??

??2AB BA i

-必为厄米算符,因为 ()

()

*

????????1111????????????2222AB BA B A A B A B B A i i i i ??

-=-+=-=????

d.任何算符总可分解为???i ο

οο+-=+。令 ()?1???2ο

οο+=+、()?1

???2i

οοο-=-,则?ο+和?ο-均为厄米算符。

厄米算符的平均值、本征值、本征函数具有下列性质: ①厄米算符的平均值是实数;②在任何状态下平均值均为实数的算符必为厄米算符;

③厄米算符的本征值为实数。厄米算符在本征态中的平均值就是本征值。

④厄米算符属于不同本征值的本征函数正交;⑤厄米算符的简并的本征函数可以经过重新组合后使它正交归一化;⑥厄米算符的本征函数系具有完备性;⑦厄米算符的本征函数系具有封闭型。

37. 为什么物质的波动性在宏观尺度不显现? 答:由于h p λ

=,原因是普朗克常数太小

(34

6.610.h J s -=?),而宏观尺度的运动动量太大,

导致波长太小,难以引起可以观察的物理效应。因为

量子力学知识点总结

量子力学期末复习完美总结 一、 填空题 1.玻尔-索末菲的量子化条件为: pdq nh =?,(n=1,2,3,....), 2.德布罗意关系为:h E h p k γωλ == = =; 。 3.用来解释光电效应的爱因斯坦公式为: 21 2 mV h A υ=-, 4.波函数的统计解释:()2 r t ψ ,代表t 时刻,粒子在 空间r 处单位体积中出现的概率,又称为概率密度。这 是量子力学的基本原理之一。波函数在某一时刻在空间的强度,即其振幅绝对值的平方与在这一点找到粒子的几率成正比,和粒子联系的波是概率波。 5.波函数的标准条件为:连续性,有限性,单值性 。 6. , 为单位矩阵,则算符 的本征值为: 1± 。 7.力学量算符应满足的两个性质是 实数性和正交完备性 。 8.厄密算符的本征函数具有: 正交性,它们可以组成正交归一性。即 ()m n mn d d λλφφτδφφτδλλ**''==-??或 。 9.设 为归一化的动量表象下的波函数,则 的物理意义为:表示在()r t ψ,所描写 的态中测量粒子动量所得结果在p p dp →+范围内的几率。 10. i ; ?x i L ; 0。 11.如两力学量算符 有共同本征函数完全系,则 _0__。 12.坐标和动量的测不准关系是: () () 2 2 2 4 x x p ??≥ 。 自由粒子体系,_动量_守恒;中心力场中运动的粒子__角动量__守恒 13.量子力学中的守恒量A 是指:?A 不显含时间而且与?H 对易,守恒量在一切状态中的平均值和概率分布都不随时间改变。 14.隧道效应是指:量子力学中粒子在能量E 小于势垒高度时仍能贯穿势垒的现象称为隧道效应。 15. 为氢原子的波函数, 的取值范围分别为:n=1,2,3,… ;l=0,1,…,n -1;m=-l,-l+1,…,0,1,…l 。 16.对氢原子,不考虑电子的自旋,能级的简并为: 2 n ,考虑自旋但不考虑自旋与轨道角动量的 耦合时,能级的简并度为 22n ,如再考虑自旋与轨道角动量的耦合,能级的简并度为 12+j 。 17.设体系的状态波函数为 ,如在该状态下测量 力学量 有确定的值 ,则力学量算符 与态矢量 的关系为:?F ψλψ =。 18.力学量算符 在态 下的平均值可写 为 的条件为:力学量算符的本征 值组成分立谱,并且()r ψ是归一化波函数。 19.希尔伯特空间:量子力学中Q 的本质函数有无限多 个,所以态矢量所在的空间是无限维的函数空间。 20.设粒子处于态 , 为 归一化波函数, 为球谐函数,则系数c 的取值为: 1 6 , 的可能值为: 13 , 本征值为 出现 的几率为: 1 2 。

工程力学材料力学_知识点_及典型例题

作出图中AB杆的受力图。 A处固定铰支座 B处可动铰支座 作出图中AB、AC杆及整体的受力图。 B、C光滑面约束 A处铰链约束 DE柔性约束 作图示物系中各物体及整体的受力图。 AB杆:二力杆 E处固定端 C处铰链约束

(1)运动效应:力使物体的机械运动状态发生变化的效应。 (2)变形效应:力使物体的形状发生和尺寸改变的效应。 3、力的三要素:力的大小、方向、作用点。 4、力的表示方法: (1)力是矢量,在图示力时,常用一带箭头的线段来表示力;(注意表明力的方向和力的作用点!) (2)在书写力时,力矢量用加黑的字母或大写字母上打一横线表示,如F、G、F1等等。 5、约束的概念:对物体的运动起限制作用的装置。 6、约束力(约束反力):约束作用于被约束物体上的力。 约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。 约束力的作用点,在约束与被约束物体的接处 7、主动力:使物体产生运动或运动趋势的力。作用于被约束物体上的除约束力以外的其它力。 8、柔性约束:如绳索、链条、胶带等。 (1)约束的特点:只能限制物体原柔索伸长方向的运动。 (2)约束反力的特点:约束反力沿柔索的中心线作用,离开被约束物体。() 9、光滑接触面:物体放置在光滑的地面或搁置在光滑的槽体内。 (1)约束的特点:两物体的接触表面上的摩擦力忽略不计,视为光滑接触面约束。被约束的物体可以沿接触面滑动,但不能沿接触面的公法线方向压入接触面。 (2)约束反力的特点:光滑接触面的约束反力沿接触面的公法线,通过接触点,指向被约束物体。() 10、铰链约束:两个带有圆孔的物体,用光滑的圆柱型销钉相连接。 约束反力的特点:是方向未定的一个力;一般用一对正交的力来表示,指向假定。()11、固定铰支座 (1)约束的构造特点:把中间铰约束中的某一个构件换成支座,并与基础固定在一起,则构成了固定铰支座约束。

材料力学重点总结

材料力学阶段总结 一、 材料力学得一些基本概念 1. 材料力学得任务: 解决安全可靠与经济适用得矛盾。 研究对象:杆件 强度:抵抗破坏得能力 刚度:抵抗变形得能力 稳定性:细长压杆不失稳。 2、 材料力学中得物性假设 连续性:物体内部得各物理量可用连续函数表示。 均匀性:构件内各处得力学性能相同。 各向同性:物体内各方向力学性能相同。 3、 材力与理力得关系, 内力、应力、位移、变形、应变得概念 材力与理力:平衡问题,两者相同; 理力:刚体,材力:变形体。 内力:附加内力。应指明作用位置、作用截面、作用方向、与符号规定。 应力:正应力、剪应力、一点处得应力。应了解作用截面、作用位置(点)、作用方向、与符号规定。 正应力 应变:反映杆件得变形程度 变形基本形式:拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。 4、 物理关系、本构关系 虎克定律;剪切虎克定律: ???? ? ==?=Gr EA Pl l E τεσ夹角的变化。剪切虎克定律:两线段 ——拉伸或压缩。拉压虎克定律:线段的 适用条件:应力~应变就是线性关系:材料比例极限以内。 5、 材料得力学性能(拉压): 一张σ-ε图,两个塑性指标δ、ψ,三个应力特征点:,四个变化阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。 拉压弹性模量E ,剪切弹性模量G ,泊松比v , 塑性材料与脆性材料得比较: 安全系数:大于1得系数,使用材料时确定安全性与经济性矛盾得关键。过小,使构件安全性下降;过大,浪费材料。 许用应力:极限应力除以安全系数。 塑性材料 脆性材料 7、 材料力学得研究方法

1)所用材料得力学性能:通过实验获得。 2)对构件得力学要求:以实验为基础,运用力学及数学分析方法建立理论,预测理论 应用得未来状态。 3)截面法:将内力转化成“外力”。运用力学原理分析计算。 8、材料力学中得平面假设 寻找应力得分布规律,通过对变形实验得观察、分析、推论确定理论根据。 1) 拉(压)杆得平面假设 实验:横截面各点变形相同,则内力均匀分布,即应力处处相等。 2) 圆轴扭转得平面假设 实验:圆轴横截面始终保持平面,但刚性地绕轴线转过一个角度。横截面上正应力为零。 3) 纯弯曲梁得平面假设 实验:梁横截面在变形后仍然保持为平面且垂直于梁得纵向纤维;正应力成线性分布规律。 9 小变形与叠加原理 小变形: ①梁绕曲线得近似微分方程 ②杆件变形前得平衡 ③切线位移近似表示曲线 ④力得独立作用原理 叠加原理: ①叠加法求内力 ②叠加法求变形。 10 材料力学中引入与使用得得工程名称及其意义(概念) 1) 荷载:恒载、活载、分布荷载、体积力,面布力,线布力,集中力,集中力偶,极限荷 载。 2) 单元体,应力单元体,主应力单元体。 3) 名义剪应力,名义挤压力,单剪切,双剪切。 4) 自由扭转,约束扭转,抗扭截面模量,剪力流。 5) 纯弯曲,平面弯曲,中性层,剪切中心(弯曲中心),主应力迹线,刚架,跨度, 斜弯 曲,截面核心,折算弯矩,抗弯截面模量。 6) 相当应力,广义虎克定律,应力圆,极限应力圆。 7) 欧拉临界力,稳定性,压杆稳定性。 8)动荷载,交变应力,疲劳破坏。 二、杆件四种基本变形得公式及应用 1、四种基本变形:

量子力学知识点总结(精.选)

1光电效应:光照射到金属上,有电子从金属上逸出的现象。这种电子称之为光电子。 2光电效应有两个突出的特点:①存在临界频率ν0 :只有当光的频率大于一定值v 0 时,才有光电子发射出来。若光频率小于该值时,则不论光强度多大,照射时间多长,都没有光电子产生。②光电子的能量只与光的频率有关,与光的强度无关。光的强度只决定光电子数目的多少。 3爱因斯坦光量子假说:光(电磁辐射)不仅在发射和吸收时以能量E= h ν的微粒形式出现,而且以这种形式在空间以光速 C 传播,这种粒子叫做光量子,或光子 4康普顿效应:高频率的X 射线被轻元素如白蜡、石墨中的电子散射后出现的效应。 ⒕康普顿效应的实验规律:射光中,除了原来X 光的波长λ外,增加了一个新的波长为λ'的X 光,且λ' >λ;波长增量Δλ=λ-λ随散射角增大而增大 5戴维逊-革末实验证明了德布罗意波的存在 6波函数的物理意义:某时刻t 在空间某一点(x,y,z)波函数模的平方与该时刻t 该地点(x,y,z)附近单位体积内发现粒子的几率密度(通常称为几率)dw(x,y,z,t)成正比。按照这种解释,描写粒子的波是几率波 7波函数的归一化条件 1),,,( 2 ?∞=ψτd t z y x 8定态:微观体系处于具有确定的能量值的状态称为定态。定

态波函数:描述定态的波函数称为定态波函定态的性质:⑴由定态波函数给出的几率密度不随时间改变。⑵粒子几率流密度不随时间改变。⑶任何不显含时间变量的力学量的平均值不随时间改变 9算符: 作用在一个函数上得出另一个函数的运算符号,量子力学中的算符是作用在波函数上的运算符号。 10厄密算符的定义:如果算符 F ?满足下列等式() ? ?dx F dx F φψφψ**??=,则称F ?为厄密算符。式中ψ和φ为任意波函数,x 代表所有的变量,积分范围是所有变量变化的整个区域。 推论:量子力学中表示力学量的算符都是厄密算符。 11厄密算符的性质:厄密算符的本征值必是实数。厄密算符的属于不同本征值的两个本征函数相互正交。 12简并:对应于一个本征值有一个以上本征函数的情况。简并度:对应于同一个本征值的本征函数的数目。 13量子力学中力学量运动守恒定律形式是: 01=??????+??=H F i t F dt F d ?,?η 量子力学中的能量守恒定律形式是01=??????=H H i dt H d ?,??η 14 15斯特恩-革拉赫实验证明电子存在自旋理由 16黑体辐射揭示了经典物理学的局限性。 17玻尔的量子化条件:在量子理论中,角动量必须是h 的整数 的近似求解方法。 求出,由求出微扰论:由n n n n E E ψψ)0()0(

材料力学必备知识点

材料力学必备知识点 1、材料力学的任务:满足强度、刚度和稳定性要求的前提下,为设计既经济又安全的构件,提供必要的理论基础和计算方法。 2、变形固体的基本假设:连续性假设、均匀性假设、各向同性假设。 3、杆件变形的基本形式:拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。 4、低碳钢:含碳量在0.3%以下的碳素钢。 5、低碳钢拉伸时的力学性能:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段 极限:比例极限、弹性极限、屈服极限、强化极限 6、名义(条件)屈服极限:将产生0.2%塑性应变时的应力作为屈服指标 7、延伸率δ是衡量材料的塑性指标塑性材料 随外力解除而消失的变形叫弹性变形;外力解除后不能消失的变形叫塑性变形。 >5%的材料称为塑性材料:<5%的材料称为脆性材料 8、失效:断裂和出现塑性变形统称为失效 9、应变能:弹性固体在外力作用下,因变形而储存的能量

10、应力集中:因杆件外形突然变化而引起的局部应力急剧增大的现象 11、扭转变形:在杆件的两端各作用一个力偶,其力偶矩大小相等、转向相反且作用平面垂直于杆件轴线,致使杆件的任意两个横截面都发生绕轴线的相对转动。12、翘曲:变形后杆的横截面已不再保持为平面;自由扭转:等直杆两端受扭转力偶作用且翘曲不受任何限制;约束扭转:横截面上除切应力外还有正应力 13、三种形式的梁:简支梁、外伸梁、悬臂梁 14、组合变形:由两种或两种以上基本变形组合的变形 15、截面核心:对每一个截面,环绕形心都有一个封闭区域,当压力作用于这一封闭区域内时,截面上只有压应力。 16、根据强度条件可以进行(强度校核、设计截面、确定许可载荷)三方面的强度计算。 17、低碳钢材料由于冷作硬化,会使(比例极限)提高,而使(塑性)降低。 18、积分法求梁的挠曲线方程时,通常用到边界条件和连续性条件;因杆件外形突然变化引起的局部应力急剧增大的现象称为应力集中;轴向受压直杆丧失其直线平衡形态的现象称为失稳 19、圆杆扭转时,根据(切应力互等定理),其纵向截

材料力学重点总结-材料力学重点

材料力学阶段总结 一.材料力学的一些基本概念 1.材料力学的任务: 解决安全可靠与经济适用的矛盾。 研究对象:杆件 强度:抵抗破坏的能力 刚度:抵抗变形的能力 稳定性:细长压杆不失稳。 2.材料力学中的物性假设 连续性:物体内部的各物理量可用连续函数表示。 均匀性:构件内各处的力学性能相同。 各向同性:物体内各方向力学性能相同。 3.材力与理力的关系 , 内力、应力、位移、变形、应变的概念 材力与理力:平衡问题,两者相同; 理力:刚体,材力:变形体。 内力:附加内力。应指明作用位置、作用截面、作用方向、和符号规定。 应力:正应力、剪应力、一点处的应力。应了解作用截面、作用位置(点)、作用方向、 和符号规定。 压应力 正应力拉应力 线应变 应变:反映杆件的变形程度角应变 变形基本形式:拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。 4.物理关系、本构关系虎 克定律;剪切虎克定律: 拉压虎克定律:线段的拉伸或压缩。 E —— Pl l EA 剪切虎克定律:两线段夹角的变化。Gr 适用条件:应力~应变是线性关系:材料比例极限以内。 5.材料的力学性能(拉压): 一张σ - ε图,两个塑性指标δ 、ψ ,三个应力特征点:p、s、b,四个变化阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。 拉压弹性模量,剪切弹性模量,泊松比 v , G E (V) E G 2 1 塑性材料与脆性材料的比较: 变形强度抗冲击应力集中

塑性材料流动、断裂变形明显 较好地承受冲击、振动不敏感 拉压s 的基本相同 脆性无流动、脆断仅适用承压非常敏感 6.安全系数、许用应力、工作应力、应力集中系数 安全系数:大于 1的系数,使用材料时确定安全性与经济性矛盾的关键。过小,使 构件安全性下降;过大,浪费材料。 许用应力:极限应力除以安全系数。 s0 塑性材料 s n s b 脆性材料0b n b 7.材料力学的研究方法 1)所用材料的力学性能:通过实验获得。 2)对构件的力学要求:以实验为基础,运用力学及数学分析方法建立理论,预测理 论应用的未来状态。 3)截面法:将内力转化成“外力” 。运用力学原理分析计算。 8.材料力学中的平面假设 寻找应力的分布规律,通过对变形实验的观察、分析、推论确定理论根据。 1)拉(压)杆的平面假设 实验:横截面各点变形相同,则内力均匀分布,即应力处处相等。 2)圆轴扭转的平面假设 实验:圆轴横截面始终保持平面,但刚性地绕轴线转过一个角度。横截面上正应力 为零。 3)纯弯曲梁的平面假设 实验:梁横截面在变形后仍然保持为平面且垂直于梁的纵向纤维;正应力成线性分 布规律。 9小变形和叠加原理 小变形: ①梁绕曲线的近似微分方程 ② 杆件变形前的平衡 ③ 切线位移近似表示曲线 ④ 力的独立作用原理 叠加原理: ① 叠加法求内力 ② 叠加法求变形。 10材料力学中引入和使用的的工程名称及其意义(概念) 1)荷载:恒载、活载、分布荷载、体积力,面布力,线布力,集中力,集中力偶, 极限荷载。 2)单元体,应力单元体,主应力单元体。

量子力学知识总结

量子力学基础知识总结 一.微观粒子的运动特征 1.黑体辐射和能量量子化 黑体:一种能全部吸收照射到它上面的各种波长辐射的物体 普朗克提出能量量子化假设:定温下黑体辐射能量只与辐射频率有关,频率为ν的能量,其数值是不连续的,只能是hν的整数倍,称为能量量子化。 2.光电效应与光子学说 爱因斯坦将能量量子化概念用于电磁辐射,并用以解释光电效应。其提出了光子学说,圆满解释了光电效应。 光子学说内容: ①光是一束光子流,每一种频率的的光的能量都有一个最小单位,称为光子 光子能量ε=hν/c ②光子质量m=hν/c2 ③光子动量p=mc=hν/c= h/λ ④光的强度取决于单位体积内光子的数目,即光子密度。光电效应: hν= W+E K =hν +2 1 mv2,W为脱出功,E k 为光电子的动能。 3.实物微粒的波粒二象性 德布罗意提出实物微粒也具有波性:E=hν p=h/λ 德布罗意波长:λ=h/p=h/(mv) 4. 测不准原理:?x?x p≥h?y?p y ≥h?z?p y ≥h?tE≥h 二、量子力学基本假设 1. 假设1:对于一个量子力学体系,可以用坐标和时间变量的函数ψ(x,y,z,t)来描述,它包括体系的全部信息。这一函数称为波函数或态函数,简称态。 不含时间的波函数ψ(x,y,z)称为定态波函数。在本课程中主要讨论定态波函数。 由于空间某点波的强度与波函数绝对值的平方成正比,即在该点附近找到粒子的几率正比于ψ*ψ,所以通常将用波函数ψ描述的波称为几率波。在原子、分子等体系中,将ψ称为原子轨道或分子轨道;将ψ*ψ称为几率密度,它就是通常所说的电子云;ψ*ψdτ为空间某点附近体积元dτ中电子出现的几率。 对于波函数有不同的解释,现在被普遍接受的是玻恩(M. Born)统计解释,这一解释的基本思想是:粒子的波动性(即德布罗意波)表现在粒子在空间出现几率的分布的波动,这种波也称作“几率波”。 波函数ψ可以是复函数, 合格(品优)波函数:单值、连续、平方可积。 2. 假设2:对一个微观体系的每一个可观测的物理量,都对应着一个线性自厄算符。 算符:作用对象是函数,作用后函数变为新的函数。

材料力学主要知识点归纳

材料力学主要知识点 一、基本概念 1、构件正常工作的要求:强度、刚度、稳定性。 2、可变形固体的两个基本假设:连续性假设、均匀性假设。另外对于常用工程材料(如钢材),还有各向同性假设。 3、什么是应力、正应力、切应力、线应变、切应变。 杆件截面上的分布内力集度,称为应力。应力的法向分量σ称为正应力,切向分量τ称为切应力。 杆件单位长度的伸长(或缩短),称为线应变;单元体直角的改变量称为切应变。 4、低碳钢工作段的伸长量与荷载间的关系可分为以下四个阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。 5、应力集中:由于杆件截面骤然变化(或几何外形局部不规则)而引起的局部应力骤增现象,称为应力集中。 6、强度理论及其相当应力(详见材料力学ⅠP229)。 7、截面几何性质 A 、截面的静矩及形心 ①对x 轴静矩?=A x ydA S ,对y 轴静矩?=A y xdA S ②截面对于某一轴的静矩为0,则该轴必通过截面的形心;反之亦然。 B 、极惯性矩、惯性矩、惯性积、惯性半径 ① 极惯性矩:?=A P dA I 2ρ ② 对x 轴惯性矩:?= A x dA y I 2,对y 轴惯性矩:?=A y dA x I 2 ③ 惯性积:?=A xy xydA I ④ 惯性半径:A I i x x =,A I i y y =。 C 、平行移轴公式: ① 基本公式:A a aS I I xc xc x 22++=;A b bS I I yc yc y 22++= ;a 为x c 轴距x 轴距离,b 为y c 距y 轴距离。 ② 原坐标系通过截面形心时A a I I xc x 2+=;A b I I yc y 2+=;a 为截面形心距x 轴距离, b 为截面形心距y 轴距离。 二、杆件变形的基本形式 1、轴向拉伸或轴向压缩: A 、应力公式 A F = σ B 、杆件伸长量EA F N l l =?,E 为弹性模量。

量子力学主要知识点复习资料

大学量子力学主要知识点复习资料,填空及问答部分 1能量量子化 辐射黑体中分子和原子的振动可视为线性谐振子,这些线性谐振子可以发射和吸收辐射能。这些谐振子只能处于某些分立的状态,在这些状态下,谐振子的能量不能取任意值,只能是某一最小能量ε 的整数倍εεεεεn ,,4,3,2,??? 对频率为ν 的谐振子, 最小能量ε为: νh =ε 2.波粒二象性 波粒二象性(wave-particle duality )是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。在经典力学中,研究对象总是被明确区分为两类:波和粒子。前者的典型例子是光,后者则组成了我们常说的“物质”。1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年,德布罗意提出“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说,电子也会具有干涉和衍射等波动现象,这被后来的电子衍射试验所证实。 德布罗意公式h νmc E ==2 λ h m p = =v 3.波函数及其物理意义 在量子力学中,引入一个物理量:波函数 ,来描述粒子所具有的波粒二象性。波函数满足薛定格波动方程 0),()](2[),(2 2=-?+??t r r V m t r t i ρρηρηψψ 粒子的波动性可以用波函数来表示,其中,振幅 表示波动在空间一点(x ,y,z )上的强弱。所以, 应 该表示 粒子出现在点(x,y,z )附件的概率大小的一个量。从这个意义出发,可将粒子的波函数称为概率波。 自由粒子的波函数)](exp[Et r p i A k -?=ψ=ψρ ρ η 波函数的性质:可积性,归一化,单值性,连续性 4. 波函数的归一化及其物理意义 常数因子不确定性设C 是一个常数,则 和 对粒子在点(x,y,z )附件出现概率的描述是相同的。 相位不定性如果常数 ,则 和 对粒子在点(x,y,z )附件出现概率的描述是相同的。 表示粒子出现在点(x,y,z )附近的概率。 表示点(x,y,z )处的体积元 中找到粒子的概率。这就是波函数的统计诠释。自然要求该粒子在空间各点概率之总和为1 必然有以下归一化条件 5. 力学量的平均值 2 |(,,)|x y z ψ2|(,,)|x y z x y z ψ???x y z τ?=???2 |(,,)|1x y z dxdydz ψ∞ =?(,,)x y z ψ(,,)c x y z ψαi e C =(,,)i e x y z αψ(,,) x y z ψ

(完整版)人教版高中物理选修3-5知识点总结

人教版高中物理选修3-5知识点总结 一.量子论的建立黑体和黑体辐射Ⅰ (一)量子论 1.创立标志:1900年普朗克在德国的《物理年刊》上发表《论正常光谱能量分布定律》的论文,标志着量子论的诞生。 2.量子论的主要内容: ①普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的,其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”,也就是说组成能量的单元是量子。 ②物质的辐射能量不是连续的,而是以量子的整数倍跳跃式变化的。 3.量子论的发展 ①1905年,爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中,提出了光量子论。 ②1913年,英国物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态,提出了一种量子化的原子结构模型,丰富了量子论。 ③到1925年左右,量子力学最终建立。 4.量子论的意义 ①与量子论等一起,引起物理学的一场重大革命,并促进了现代科学技术的突破性发展。 ②量子论的革命性观念揭开了微观世界的奥秘,深刻改变了人们对整个物质世界的认识。 ③量子论成功的揭示了诸多物质现象,如光量子论揭示了光电效应 ④量子概念是一个重要基石,现代物理学中的许多领域都是从量子概念基础上衍生出来的。 量子论的形成标志着人类对客观规律的认识,开始从宏观世界深入到微观世界;同时,在量子论的基础上发展起来的量子论学,极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。(二)黑体和黑体辐射

1.热辐射现象 任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波,并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。 这种由于物质中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。 ①.物体在任何温度下都会辐射能量。 ②.物体既会辐射能量,也会吸收能量。物体在某个频率范围内发射电磁波能力越大,则它吸收该频率范围内电磁波能力也越大。 辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时温度恒定不变。 实验表明:物体辐射能多少决定于物体的温度(T)、辐射的波长、时间的长短和发射的面积。 2.黑体 物体具有向四周辐射能量的本领,又有吸收外界辐射 来的能量的本领。 黑体是指在任何温度下,全部吸收任何波长的辐射的 物体。 3.实验规律: 1)随着温度的升高,黑体的辐射强度都有增加; 2)随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短方向移动。 二.光电效应光子说光电效应方程Ⅰ 1、光电效应

(完整版)材料力学必备知识点

材料力学必备知识点 1、 材料力学的任务:满足强度、刚度和稳定性要求的前提下,为设计既经济又安全的构件,提供必要的理论基础和计算方法。 2、 变形固体的基本假设:连续性假设、均匀性假设、各向同性假设。 3、 杆件变形的基本形式:拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。 4、 低碳钢:含碳量在0.3%以下的碳素钢。 5、 低碳钢拉伸时的力学性能:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段 极限:比例极限、弹性极限、屈服极限、强化极限 6、 名义(条件)屈服极限:将产生0.2%塑性应变时的应力作为屈服指标 7、 延伸率δ是衡量材料的塑性指标塑性材料 随外力解除而消失的变形叫弹性变形;外力解除后不能消失的变形叫塑性变形。 >5%的材料称为塑性材料: <5%的材料称为脆性材料 8、 失效:断裂和出现塑性变形统称为失效 9、 应变能:弹性固体在外力作用下,因变形而储存的能量 10、应力集中:因杆件外形突然变化而引起的局部应力急剧增大的现象 11、扭转变形:在杆件的两端各作用一个力偶,其力偶矩大小相等、转向相反且作用平面垂直于杆件轴线,致使杆件的任意两个横截面都发生绕轴线的相对转动。 12、翘曲:变形后杆的横截面已不再保持为平面;自由扭转:等直杆两端受扭转力偶作用且翘曲不受任何限制;约束扭转:横截面上除切应力外还有正应力 13、三种形式的梁:简支梁、外伸梁、悬臂梁 14、组合变形:由两种或两种以上基本变形组合的变形 15、截面核心:对每一个截面,环绕形心都有一个封闭区域,当压力作用于这一封闭区域内时,截面上只有压应力。 16、根据强度条件 可以进行(强度校核、设计截面、确定许可载荷)三方面的强度计算。 17、低碳钢材料由于冷作硬化,会使(比例极限)提高,而使(塑性)降低。 18、积分法求梁的挠曲线方程时,通常用到边界条件和连续性条件;因杆件外形突然变化引起的局部应力急剧增大的现象称为应力集中;轴向受压直杆丧失其直线平衡形态的现象称为失稳 19、圆杆扭转时,根据(切应力互等定理),其纵向截面上也存在切应力。 20、组合图形对某一轴的静矩等于(各组成图形对同一轴静矩)的代数和。 21、图形对于若干相互平行轴的惯性矩中,其中数值最小的是对( 距形心最近的)轴的惯性矩。 22、当简支梁只受集中力和集中力偶作用时,则最大剪力必发生在(集中力作用面的一侧)。 23、应用公式z My I σ=时,必须满足的两个条件是(各向同性的线弹性材料)和小变形。 24、一点的应力状态是该点(所有截面上的应力情况)。 在平面应力状态下,单元体相互垂直平面上的正应力之和等于(常数)。 25、强度理论是(关于材料破坏原因)的假说。 在复杂应力状态下,应根据(危险点的应力状态和材料性质等因素)选择合适的强度理论。 26、强度是指构件抵抗 破坏 的能力;刚度是指构件抵抗 变形 的能力;稳定性是指构件维持其原有的 平衡状态 的能力。 27、弹性模量E 是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标。 28、使材料丧失正常工作能力的应力,称为极限应力

量子力学期末考试知识点+计算题证明题

1. 你认为Bohr 的量子理论有哪些成功之处?有哪些不成功的地方?试举一例说明。 (简述波尔的原子理论,为什么说玻尔的原子理论是半经典半量子的?) 答:Bohr 理论中核心的思想有两条:一是原子具有能量不连续的定态的概念;二是两个定态之间的量子跃迁的概念及频率条件。首先,Bohr 的量子理论虽然能成功的说明氢原子光谱的规律性,但对于复杂原子光谱,甚至对于氦原子光谱,Bohr 理论就遇到了极大的困难(这里有些困难是人们尚未认识到电子的自旋问题),对于光谱学中的谱线的相对强度这个问题,在Bohr 理论中虽然借助于对应原理得到了一些有价值的结果,但不能提供系统解决它的办法;其次,Bohr 理论只能处理简单的周期运动,而不能处理非束缚态问题,例如:散射;再其次,从理论体系上来看,Bohr 理论提出的原子能量不连续概念和角动量量子化条件等,与经典力学不相容的,多少带有人为的性质,并未从根本上解决不连续性的本质。 2. 什么是光电效应?光电效应有什么规律?爱因斯坦是如何解释光电效应的? 答:当一定频率的光照射到金属上时,有大量电子从金属表面逸出的现象称为光电效应;光电效应的规律:a.对于一定的金属材料做成的电极,有一个确定的临界频率0υ,当照射光频率0υυ<时,无论光的强度有多大,不会观测到光电子从电极上逸出;b.每个光电子的能量只与照射光的频率有关,而与光强无关;c.当入射光频率0υυ>时,不管光多微弱,只要光一照,几乎立刻910s -≈观测到光电子。爱因斯坦认为:(1)电磁波能量被集中在光子身上,而不是象波那样散布在空间中,所以电子可以集中地、一次性地吸收光子能量,所以对应弛豫时间应很短,是瞬间完 成的。(2)所有同频率光子具有相同能量,光强则对应于光子的数目,光强越大,光子数目越多,所以遏止电压与光强无关,饱和电流与光强成正比。(3)光子能量与其频率成正比,频率越高,对应光子能量越大,所以光电效应也容易发生,光子能量小于逸出功时,则无法激发光电子。 3.简述量子力学中的态叠加原理,它反映了什么? 答:对于一般情况,如果1ψ和2ψ是体系的可能状态,那么它们的线性叠加:1122c c ψψψ=+(12c c ,是复数)也是这个体系的一个可能状态。这就是量子力学中的态叠加原理。态叠加原理的含义表示当粒子处于态1ψ和2ψ的线性叠加态ψ时,粒子是既处于态1ψ,又处于态2ψ。它反映了微观粒子的波粒二象性矛盾的统一。量子力学中这种态的叠加导致在叠加态下观测结果的不确定性。 4. 什么是定态?定态有什么性质? 答:体系处于某个波函数()()[]exp r t r iEt ψψ=-,所描写的状态时,能量具有确定值。这种状态称为定态。定态的性质:(1)粒子在空间中的概率密度及概率流密度不随时间变化;(2)任何力学量(不显含时间)的平均值不随时间变化;(3)任何力学量(不显含时间)取各种可能测量值的概率分布也不随时间变化。 5. 简述力学量与力学量算符的关系? 答:算符是指作用在一个波函数上得出另一个函数的运算符号。量子力学中采用算符来表示微观粒子的力学量。如果量子力学中的力学量F 在经典力学中有相应的力学量,则表示这个力学量的算符?F 由经典表示式F (r,p )中将p 换为算符?p 而得出的,即:

材料力学总结Ⅱ(乱序,建议最后阶段复习)

材料力学阶段总结 一.材料力学的一些基本概念 1. 材料力学的任务: 解决安全可靠与经济适用的矛盾。 研究对象:杆件 强度:抵抗破坏的能力 刚度:抵抗变形的能力 稳定性:细长压杆不失稳。 2. 材料力学中的物性假设 连续性:物体内部的各物理量可用连续函数表示。 均匀性:构件内各处的力学性能相同。 各向同性:物体内各方向力学性能相同。 3. 材力与理力的关系,内力、应力、位移、变形、应变的概念 材力与理力:平衡问题,两者相同; 理力:刚体,材力:变形体。 内力:附加内力。应指明作用位置、作用截面、作用方向、和符号规定。 应力:正应力、剪应力、一点处的应力。应了解作用截面、作用位置(点)、 作用方向、和符号规定。 变形基本形式:拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。 4. 物理关系、本构关系 虎克定律;剪切虎克定律: 拉压虎克定律:线段的拉伸或压缩。 E ——I 巴 EA 剪切虎克定律:两线段 夹角的变化。 Gr 适用条件:应力?应变是线性关系:材料比例极限以内。 5. 材料的力学性能(拉压): 一张C - &图,两个塑性指标3、书,三个应力特征点: p 、 s 、 b ,四个 变化阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。 拉压弹性模量E ,剪切弹性模量G,泊松比v , G E 2(1 V ) 正应力 压应力 拉应力 应变:反映杆件的变形程度 线应变 角应变

6. 安全系数、 许用应力、工作应力、应力集中系数 安全系数:大于1的系数,使用材料时确定安全性与经济性矛盾的关键。 过小,使构件安全性下降;过大,浪费材料。 许用应力:极限应力除以安全系数。 脆性材料 7. 材料力学的研究方法 1) 所用材料的力学性能:通过实验获得。 2) 对构件的力学要求:以实验为基础,运用力学及数学分析方法建立理 论,预测理论应用的 未来状态。 3) 截面法:将内力转化成“外力”。运用力学原理分析计算。 8. 材料力学中的平面假设 寻找应力的分布规律,通过对变形实验的观察、分析、推论确定理论根据。 1) 拉(压)杆的平面假设 实验:横截面各点变形相同,则内力均匀分布,即应力处处相等。 2) 圆轴扭转的平面假设 实验:圆轴横截面始终保持平面,但刚性地绕轴线转过一个角度。横截面 上正应力为零。 3) 纯弯曲梁的平面假设 实验:梁横截面在变形后仍然保持为平面且垂直于梁的纵向纤维; 正应力 成线性分布规律。 9小变形和叠加原理 小变形: ① 梁绕曲线的近似微分方程 ② 杆件变形前的平衡 ③ 切线位移近似表示曲线 ④ 力的独立作用原理 叠加原理: ① 叠加法求内力 ② 叠加法求变形。 10材料力学中引入和使用的的工程名称及其意义(概念) 1) 荷载:恒载、活载、分布荷载、体积力,面布力,线布力,集中力, 集中力偶,极限荷载。 2) 单元体,应力单元体,主应力单元体。 3) 名义剪应力,名义挤压力,单剪切,双剪切。 4) 自由扭转,约束扭转,抗扭截面模量,剪力流。 塑性材料 n s n b

材料力学知识点总结

材料力学总结一、基本变形

二、还有: (1)外力偶矩:)(9549 m N n N m ?= N —千瓦;n —转/分 (2)薄壁圆管扭转剪应力:t r T 22πτ= (3)矩形截面杆扭转剪应力:h b G T h b T 32max ;β?ατ= = 三、截面几何性质 (1)平行移轴公式:;2A a I I ZC Z += abA I I c c Y Z YZ += (2)组合截面: 1.形 心:∑∑=== n i i n i ci i c A y A y 1 1 ; ∑∑=== n i i n i ci i c A z A z 1 1 2.静 矩:∑=ci i Z y A S ; ∑=ci i y z A S 3. 惯性矩:∑=i Z Z I I )( ;∑=i y y I I )( 四、应力分析: (1)二向应力状态(解析法、图解法) a . 解析法: b.应力圆: :拉为“+”,压为“-” :使单元体顺时针转动为“+” :从x 轴逆时针转到截面的 法线为“+” α τασσσσσα2sin 2cos 2 2 x y x y x --+ += x y στα

ατασστα2cos 2sin 2 x y x +-= y x x tg σστα-- =220 22 min max 22 x y x y x τσσσσσ+??? ? ? ?-±+= c :适用条件:平衡状态 (2)三向应力圆: 1max σσ=; 3min σσ=;2 3 1max σστ-= (3)广义虎克定律: [])(1 3211σσνσε+-= E [] )(1z y x x E σσνσε+-= [])(11322σσνσε+-=E [] )(1 x z y y E σσνσε+-= [])(12133σσνσε+-=E [] )(1 y x z z E σσνσε+-= *适用条件:各向同性材料;材料服从虎克定律 (4)常用的二向应力状态 1.纯剪切应力状态: τσ=1 ,02=σ,τσ-=3 2.一种常见的二向应力状态: 22 3122τσσ σ+?? ? ??±= 2 234τσσ+=r x σ

量子力学知识点小结(良心出品必属精品)

第一章 ⒈玻尔的量子化条件,索末菲的量子化条件。 ⒉黑体:能吸收射到其上的全部辐射的物体,这种物体就称为绝对黑体,简称黑体。 ⒎普朗克量子假说: 表述1:对于一定频率ν的辐射,物体只能以hν为能量单位吸收或发射电磁辐射。 表述2:物体吸收或发射电磁辐射时,只能以量子的方式进行,每个量子的能量为:ε=hν。 表述3:物体吸收或发射电磁辐射时,只能以能量ε的整数倍来实现,即ε,2ε,3ε,…。 ⒏光电效应:光照射到金属上,有电子从金属上逸出的现象。这种电子称之为光电子。 ⒐光电效应有两个突出的特点: ①存在临界频率ν0:只有当光的频率大于一定值v0 时,才有光电子发射出来。若光频率小于该值时,则不论光强度多大,照射时间多长,都没有光电子产生。 ②光电子的能量只与光的频率有关,与光的强度无关。光的强度只决定光电子数目的多少。 ⒑爱因斯坦光量子假说: 光(电磁辐射)不仅在发射和吸收时以能量E= hν的微粒形式出

现,而且以这种形式在空间以光速 C 传播,这种粒子叫做光量子,或光子。爱因斯坦方程 ⒒光电效应机理: 当光射到金属表面上时,能量为 E= h ν 的光子立刻被电子所吸收,电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引,另一部分就是电子离开金属表面后的动能。 ⒓解释光电效应的两个典型特点: ①存在临界频率v 0:由上式明显看出,当h ν- W 0 ≤0时,即ν≤ν0 = W 0 / h 时,电子不能脱出金属表面,从而没有光电子产生。 ②光电子动能只决定于光子的频率:上式表明光电子的能量只与光的频率ν有关,而与光的强度无关。 ⒔康普顿效应:高频率的X 射线被轻元素如白蜡、石墨中的电子散射后出现的效应。 ⒕康普顿效应的实验规律: ①散射光中,除了原来X 光的波长λ外,增加了一个新的波长为λ'的X 光,且λ' >λ; ②波长增量Δλ=λ-λ随散射角增大而增大。 ⒖量子现象凡是普朗克常数h 在其中起重要作用的现象 ⒗光具有微粒和波动的双重性质,这种性质称为光的波粒二象性 ⒘与运动粒子相联系的波称为德布罗意波或物质波。 ???? ? ???? ======n k h k n h P h E λππλων2 ,2

材料力学知识点归纳总结(完整版)

材料力学知识点归纳总结(完整版) 1.材料力学:研究构件(杆件)在外力作用下内力、变形、以及破坏或失效一般规律的科学,为合理设计构件提供有关强度、刚度、稳定性等分析的基本理论和方法。 2.理论力学:研究物体(刚体)受力和机械运动一般规律的科学。 3.构件的承载能力:为保证构件正常工作,构件应具有足够的能力负担所承受的载荷。构 4.件应当满足以下要求:强度要求、刚度要求、稳定性要求 5.变形固体的基本假设:材料力学所研究的构件,由各种材料所制成,材料的物质结构和性质虽然各不相同,但都为固体。任何固体在外力作用下都会发生形状和尺寸的改变——即变形。因此,这些材料统称为变形固体。 第二章:内力、截面法和应力概念 1.内力的概念:材料力学的研究对象是构件,对于所取的研究对象来说,周围的其他物体作用于其上的力均为外力,这些外力包括荷载、约束力、重力等。按照外力作用方式的不同,外力又可分为分布力和集中力。 2.截面法:截面法是材料力学中求内力的基本方法,是已知构件外力确定内力的普遍方法。 已知杆件在外力作用下处于平衡,求m-m截面上的内力,即求m-m截面左、右两部分的相互作用力。 首先假想地用一截面m-m截面处把杆件裁成两部分,然后取任一部分为研究对象,另一部分对它的作用力,即为m-m截面上的内力N。因为整个杆件是平衡的,

所以每一部分也都平衡,那么,m-m截面上的内力必和相应部分上的外力平衡。由平衡条件就可以确定内力。例如在左段杆上由平衡方程 N-F=0 可得N=F 3.综上所述,截面法可归纳为以下三个步骤: 1、假想截开在需求内力的截面处,假想用一截面把构件截成两部分。 2、任意留取任取一部分为究研对象,将弃去部分对留下部分的作用以截面上的内力N来代替。 3、平衡求力对留下部分建立平衡方程,求解内力。 4.应力的概念:用截面法确定的内力,是截面上分布内力系的合成结果,它没有表明该分布力系的分布规律,所以,为了研究相伴的强度,仅仅知道内力是不够的。例如,有同样材料而截面面积大小不等的两根杆件,若它们所受的外力相同,那么横截面上的内力也是相同的。但是,从经验知道,当外力增大时,面积小的杆件一定先破坏。这是因为截面面积小,其上内力分布的密集程度大的缘故。 如图所示,在杆件横截面m-m上围绕一点K取微小面积,并设上分布内力的合力为。的大小和方向与所取K点的位置和面积有关。 将与的比值称为微小面积上的平均应力,用表示,即: 称为截面m-m上一点K处的应力。应力的方向与内力N的极限方向相同,通常,它既不与截面垂直也不与截面相切。将应力分解为垂直于截面的分量σ和相切于截面的分量τ,其中σ称为正应力,τ称为切应力。在国际单位制中,应力单位是帕斯卡,简称帕(Pa)。工程上常用兆帕(MPa),有时也用吉帕(GPa)。 5.杆件变形的基本形式:在机器或结构物中,构件的形状是多种多样的。如果构件的纵向(长度方向)尺寸较横向(垂直于长度方向)尺寸大得多,这样的构件称为杆件。

《量子力学》考试知识点(精心整理)

《量子力学》考试知识点 第一章:绪论―经典物理学的困难 考核知识点: (一)、经典物理学困难的实例 (二)、微观粒子波-粒二象性 考核要求: (一)、经典物理困难的实例 1.识记:紫外灾难、能量子、光电效应、康普顿效应。 2.领会:微观粒子的波-粒二象性、德布罗意波。 第二章:波函数和薛定谔方程 考核知识点: (一)、波函数及波函数的统计解释 (二)、含时薛定谔方程 (三)、不含时薛定谔方程 考核要求: (一)、波函数及波函数的统计解释 1.识记:波函数、波函数的自然条件、自由粒子平面波 2.领会:微观粒子状态的描述、Born几率解释、几率波、态叠加原理(二)、含时薛定谔方程 1.领会:薛定谔方程的建立、几率流密度,粒子数守恒定理 2.简明应用:量子力学的初值问题 (三)、不含时薛定谔方程 1. 领会:定态、定态性质 2. 简明应用:定态薛定谔方程 第三章:一维定态问题

一、考核知识点: (一)、一维定态的一般性质 (二)、实例 二、考核要求: 1.领会:一维定态问题的一般性质、束缚态、波函数的连续性条件、反射系数、透射系数、完全透射、势垒贯穿、共振 2.简明应用:定态薛定谔方程的求解、 第四章量子力学中的力学量 一、考核知识点: (一)、表示力学量算符的性质 (二)、厄密算符的本征值和本征函数 (三)、连续谱本征函数“归一化” (四)、算符的共同本征函数 (五)、力学量的平均值随时间的变化 二、考核要求: (一)、表示力学量算符的性质 1.识记:算符、力学量算符、对易关系 2.领会:算符的运算规则、算符的厄密共厄、厄密算符、厄密算符的性质、基本力学量算符的对易关系 (二)、厄密算符的本征值和本征函数 1.识记:本征方程、本征值、本征函数、正交归一完备性 2.领会:厄密算符的本征值和本征函数性质、坐标算符和动量算符的本征值问题、力学量可取值及测量几率、几率振幅。 (三)、连续谱本征函数“归一化” 1.领会:连续谱的归一化、箱归一化、本征函数的封闭性关系

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