题目
如果一维势箱的长度变小,则粒子基态能量和平均动量如何变化?( ) A.能量变大,平均动量变大 B.能量变大,平均动量变小 C.能量变小,平均动量不变 D.能量变大,平均动量不变
如果一维势箱的长度变小,则粒子基态能量和平均动量如何变化?( )
A.能量变大,平均动量变大
B.能量变大,平均动量变小
C.能量变小,平均动量不变
D.能量变大,平均动量不变
题目解答
答案
D
解析
步骤 1:理解一维势箱模型
一维势箱模型是量子力学中的一个基本模型,描述一个粒子在有限长度的势箱内运动。粒子的波函数在势箱的边界处为零,即粒子不能穿透势箱的边界。
步骤 2:计算基态能量
根据一维势箱模型,粒子的基态能量(n=1)为:
\[ E_1 = \frac{\hbar^2 \pi^2}{2mL^2} \]
其中,\( \hbar \) 是约化普朗克常数,\( m \) 是粒子的质量,\( L \) 是势箱的长度。从公式可以看出,基态能量与势箱长度的平方成反比,即势箱长度变小,基态能量变大。
步骤 3:计算平均动量
粒子的平均动量在势箱模型中为零,因为粒子在势箱内做周期性运动,动量的方向在正负之间交替,因此平均动量为零。势箱长度的变化不会影响粒子的平均动量。
一维势箱模型是量子力学中的一个基本模型,描述一个粒子在有限长度的势箱内运动。粒子的波函数在势箱的边界处为零,即粒子不能穿透势箱的边界。
步骤 2:计算基态能量
根据一维势箱模型,粒子的基态能量(n=1)为:
\[ E_1 = \frac{\hbar^2 \pi^2}{2mL^2} \]
其中,\( \hbar \) 是约化普朗克常数,\( m \) 是粒子的质量,\( L \) 是势箱的长度。从公式可以看出,基态能量与势箱长度的平方成反比,即势箱长度变小,基态能量变大。
步骤 3:计算平均动量
粒子的平均动量在势箱模型中为零,因为粒子在势箱内做周期性运动,动量的方向在正负之间交替,因此平均动量为零。势箱长度的变化不会影响粒子的平均动量。