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例题与习题

一、练习题

(一).填空题:

1. 氢原子中,归一化波函数:

都是归一化的)

所描述的状态,其能量平均值是(a)R,能量 出现的概率是(b),角动量平均值是(c) ,角动量 出现的概率是(d),角动量Z分量的平均值是(e) ,角动量Z分量 出现的概率是(f)。(参考答案

解:

a

b

c

d1

face="Times New Roman">e

f0

2.已知类氢离子 的某一状态波函数为:

则此状态的能量为

此状态的角动量的平方值

此状态角动量在Z方向的分量为

此状态的 值分别为

此状态角度分布的节面数为(参考答案

解:(a)-13.6eV;  b0;   c0;  d2,0,0;   (e)0

(二).计算题:

1. 已知 的1s波函数为

  (1)计算1s电子径向分布函数最大值离核的距离

  (2)计算1s电子离核平均距离

  (3)计算1s电子概率密度最大处离核的距离

(参考答案

解:1     2    3

2.已知:类氢离子 杂化轨道的一个波函数为:

  

  求这个状态的角动量平均值的大小。(参考答案

解: 
  根据正交归一化条件
    

3.已知H原子的一波函数为 试求处在此状态下电子的能量E,角动量M及其在z轴上的分量 (参考答案  

解:将波函数与H原子一般波函数比较可得:n=3,l=2,


该波函数为实函数, 无确定值,求平均值如下:

4.氢原子基态波函数为 ,求氢原子基态时的平均势能。(参考答案

解:

5.对于H原子2s和2p轨道上的电子,平均来说,哪一个离核近一些?

(参考答案

解:

平均来说,2p电子离核比2s电子要近。

6.求类氢原子1s态的径向分布函数最大值离核的距离。 (参考答案

解:

7.已知H原子处在 状态,求: (1)径向分布函数的极大值离核的距离 (2)概率密度极大值离核距离 (3)节面半径 (参考答案

解:1     2     3

8.计算基态氢原子中的电子出现在以 为半径的圆球内的概率。

(参考答案  

解:

9.求出 1s态电子的下列数据:(1)电子概率密度最大处离核距离 (2)电子离核的平均距离 (3)单位厚度球壳中出现电子概率最大处离核的距离 (4)2s和2p能级的高低次序 (5)电离能

(参考答案

解:10   2   3     4)相等   5122.4eV

10.(1)已知H原子基态能量为-13.6eV,据此,计算 基态能量。

  (2)若已知He原子基态能量为-78.61eV,据此,计算 的能量。(参考答案

解:

1

1       ,得


(三).问答题:

1.计算H原子1s电子的 的平均值,并以此1s电子为例,验证平均动能在数值上等于总能量。但符号相反(即维里定理)

(积分公式 (参考答案

解:

2.对于氢原子或类氢离子1s态,验证关系

(已知: ,积分公式 (参考答案

解:

3.试写出He原子基态和第一激发态的Slater行列式波函数。 (参考答案

解:

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