量子力學第八章習題

2022-12-24 00:45:06 字數 1268 閱讀 5779

第八章自旋

8-1 設電子處於狀態,求與z軸的夾角。

8-2 證明

8-3和組成正交歸一完全系,試將的本徵值分別為和的本徵函式用它們展開。

8-4 試證明和是的本徵函式,但不是的本徵函式。

8-5 試證明 。

8-6在「自旋」向下態中,求和的漲落,以及 。

8-7 求的本徵值和本徵函式(取表象)。

8-8 (1)在表象中求的歸一化本徵函式;(2)證明,並求相應的本徵函式;(3)在態內,求的機率。

8-9 設電子自旋z分量為,問沿著與z軸成角的軸方向上,自旋取及的機率為多少?求此方向上自旋分量的平均值。

8-10 證明不存在和的三個分量均反對易的非零二維矩陣。

8-11 測得一電子自旋z分量為。再測,可能得何值,各值的機率為多少?平均值為何?

8-12 設為常數,證明

8-13 設為和對易的任何向量算符,證明

8-14 化簡, ,為常數。

8-15 證明

8-16 定域電子受到均勻磁場的作用,指向x軸方向,磁作用勢為,設t=0時,電子自旋「向上」,即,求t>0時電子自旋的機率和的平均值。

8-17 對於兩個自旋為1/2 的粒子體系,以表示粒子1和2的泡利算符,試求的本徵值和本徵函式,並求的本徵值。

8-18 設體系有兩個自旋為1/2的非全同粒子組成,粒子1處於態,粒子2處於態,(1)寫出粒子1和粒子2以及體系的波函式,(2)求總自旋的可能測得值及相應的機率。

8-19 將兩個自旋為1/2的粒子組成的體系置於均勻磁場中,設磁場沿z軸方向,體系哈密頓量與自旋有關部分為,試求體系能級。

8-20 兩個自旋1/2的定域非全同粒子的哈密頓量為,t=0時粒子1自旋「向上」(),粒子2自旋「向下」(),求t>0時(1)粒子1自旋「向上」的機率;(2)粒子1和2自旋均「向上」的機率;(3)總自旋s=1和0的機率;(4)和的平均值。

8-21 設氫原子的狀態是(1)求和的平均值;(2)求總磁矩的z分量平均值。

8-22 若電子處於d態,試問它的總角動量可以取哪些值?這時軌道角動量向量和自旋角動量向量之間的夾角是多少?

8-23 對於三電子體系,求總自旋量子數的取值。

8-24 對於三個電子的自旋函式,

求和的本徵值。其中第一組構成四重態,對電子1,2和3的任意交換都是對稱的,第三組對於電子2和3交換為反對稱的。

8-25 討論三電子體系的自旋函式:(1)證明是和二者的本徵函式,確定相應的本徵值。(2)運用階梯算符生成對於s=3/2的全部2s+1個本徵函式。

(3)確定s=1/2的三電子體系的本徵函式。這樣的函式必定有多少組?

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