《大学物理AII》作业 No.09 原子结构 参考解答.pdfVIP

AII No.09 《大学物理 》作业 原子结构 固体能带理论 ________ ________ _________ _______ 班级 学号 姓名 成绩 ****************************本章教学要求**************************** 1、理解决定电子量子态的4个量子数的物理意义及其取值范围。 2、理解由薛定谔方程得到的氢原子能级公式、轨道角动量公式、轨道角动量沿 特定方向分量的公式； 3、理解描述电子自旋内禀特征的自旋概念及自旋角动量公式，了解施特恩－格 拉赫实验结果的物理意义。 4、理解多电子原子中电子的壳层排布结构以及它们和能量最低原理、泡利不相 容原理的关系。 5、理解晶体中电子共有化特征、能带形成的原因；掌握价带、空带、满带、导 带等概念。掌握导体、绝缘体、本征半导体、P 型半导体、N 型半导体各自的能 带结构特征。 一、填空题 1、氢原子中电子束缚在原子核的库仑势场中运动，其状态由四个量子数决定。 n n 1 2 3 其中决定氢原子能级的是 （主量子数 ），其取值范围 （ ， ， ），氢原子 1 me4 13.6 能级公式E （- 或者 eV ）；决定电子轨道角动量的是 （角量子 2 2 2 2 n 32  n 0 数l），取值范围 （l 0，1，2n-1）,电子轨道角动量公式L （l(l 1)）；电 子轨道角动量方向在空间取向数由 （磁量子数 ）决定，取值范围 m l z （ ），电子轨道角动量沿 轴方向的分量公式 （ ）；电 m 0,1， 2，...,ll Lz ml 子除了轨道运动之外，还有自旋运动，与自旋运动有关的两个量子数分别是 （自 1 1 s s m  旋量子数 ， ）和 （自旋磁量子数 ， ）。 m 2 s s 2 ２、施特恩－格拉赫实验结果证实了 （角动量空间取向的量子化），对其解释需 要用到 （自旋）概念。 n, l, m, m n ３、多电子原子中，电子状态用 l s 四个量子数确定， 相同的属于 （同 一主壳层）；同一壳层中， 相同的属于 （同一支壳层）。基态原子中，电子排布l 遵循 （泡利不相容）原理和 （能量最小）原理，前者指的是 （同一个原子中不可 能有两个或两个以上的电子具有完全相同的四个量子数），后者指的是 （当原子 处于基态时，每个电子总是尽可能占有最低的能量状态，从而使整个原子系统的 能量最低，原子系统也最稳定）。 ４、Ｎ个原子聚成晶体时，单个原子的每一能态都分裂成 （N 个与原能级相近的 子能级），