《大学物理AII》作业 原子结构 激光 固体.doc

大学物理AII作业 No.09 原子结构 激光 固体 班级 _ 学号 _ 姓名 _ 成绩 _一、选择题1有下列四组量子数： (1) n = 3，l = 2，ml = 0，(2) n = 3，l = 3，ml = 1， (3) n = 3，l = 1，ml = -1，(4) n = 3，l = 0，ml = 0， 其中可以描述原子中电子状态的 (A) 只有(1)和(3)(B) 只有(2)和(4) (C) 只有(1)、(3)和(4) (D) 只有(2)、(3)和(4) 解：根据泡利不相容原理四个量子数n 、l、ml、不能完全相同知：(1)、(3)和(4)组是正确的。故选C2氢原子中处于2p状态的电子，描述其量子态的四个量子数 () 可能取的值为 (A) (3, 2, 1,) (B) (2, 1, 0, )(C) (2, 1,1, ) (D) (1, 0, 0, )解：根据泡利不相容原理知：2p状态的电子四个量子数n 、l、ml、可取：，则知 (B) 、(C) 组是正确的 。故选BC3P型半导体中杂质原子所形成的局部能级(也称受主能级)，在能级结构中应处于 (A) 满带中 (B) 导带中 (C) 禁带中，但接近满带顶 (D) 禁带中，但接近导带底解：由P型半导体能带特征（P243）知：(C)正确。故选C4与绝缘体相比较，半导体能带结构的特点是 (A) 导带也是空带(B) 满带与导带重合 (C) 满带中总是有空穴，导带中总是有电子(D) 禁带宽度较窄解：由绝缘体、半导体能带特征（P241）知：(D)正确。故选D5激发本征半导体中传导电子的几种方法有 (1) 热激发，(2) 光激发，(3) 用三价元素掺杂，(4) 用五价元素掺杂。对于纯锗和纯硅这类本征半导体，在上述方法中能激发其传导电子的只有 (A) (1)和(2) (B) (3)和(4) (C) (1)(2)和(3) (D) (1)(2)和(4)解：由本征半导体能带特征（P242）知：激发本征半导体中传导电子的方法中(1)、(2)和(4)是正确故选D6硫化镉(CdS)晶体的禁带宽度为2.42eV，要使这种晶体产生本征光电导，则入射到晶体上的 (普朗克常量，基本电荷) (A) 650nm (B) 628nm (C) 550nm (D) 514nm解：入射到晶体上的光的能量需满足，则光的波长满足，即有故选D7下述说法中，正确的是 (A) 本征半导体是电子与空穴两种载流子同时参与导电，而杂质半导体(n型或p型)只有一种载流子(电子或空穴)参与导电，所以本征半导体导电性能比杂质半导体好(B) n型半导体的导电性能优于p型半导体，因为n型半导体是负电子导电，p型半导体是正离子导电(C) n型半导体中杂质原子所形成的局部能级靠近导带的底部，使局部能级中多余的电子容易被激发跃迁到导带中去，大大提高了半导体导电性能(D) p型半导体的导电机构完全决定于满带中空穴的运动解：由本征、P型、N型半导体能带特征（P242）知：(C) 正确故选C8在激光器中利用光学谐振腔 (A) 可提高激光束的方向性，而不能提高激光束的单色性 (B) 可提高激光束的单色性，而不能提高激光束的方向性 (C) 可同时提高激光束的方向性和单色性 (D) 既不能提高激光束的方向性也不能提高其单色性解：由激光器中光学谐振腔的功能（P180）知：(C) 正确故选C9世界上第一台激光器是 D (A) 氦氖激光器 (B) 二氧化碳激光器 (C) 钕玻璃激光器 (D) 红宝石激光器 (E) 砷化镓结型激光器 解：由激光器发展历史知：(D) 正确故选D10 按照原子的量子理论，原子可以通过自发辐射和受激辐射的方式发光，它们所产生的光的特点是： (A) 前者是相干光，后者是非相干光 (B) 前者是非相干光，后者是相干光 (C) 都是相干光 (D) 都是非相干光解：由激光的产生原理及特性（P182）知：(B) 正确。故选B二、填空题1多电子原子中，电子的排列遵循 原理和 原理。解：电子的排列遵循 泡利不相容 原理和 能量最小 原理2锂(Z=3)原子中含有3个电子，电子的量子态可用(n，l，ml，ms)四个量子数来描述，若已知基态锂原子中一个电子的量子态为(1，0，0，)，则其余两个电子的量子态分别为(_)和(_)。解：根据泡利不相容原理和能量最低原理知：其余两个电子的量子态分别为 1，0，0，和 2，0，0，或 2，0，0，3根据量子力学理论，氢原子中电子的角动量在外磁场方向上的投影为，当角量子数l2时，的可能取值为 。解：根据氢原子量子力学理论中各种量子数取值规则有：当l2时，故E4若在四价元素半导体中掺入三价元素原子，则可构成 型半导体，参与导电的载流子多数是 。解：由P型半导体能带构成特征（P243）知：可构成P型半导体，载流子多数是空穴5纯硅在T = 0 K时能吸收的辐射最长的波长是1.09mm，故硅的禁带宽度为 eV。(普朗克常量，)解：吸收辐射最长的波长，则有最小能量，即有硅的禁带宽度 6下面两图(a)与(b)中，(a)图是 型半导体的能带结构图，(b)图是 型半导体的能带结构图。满带EE解：由P型、N型半导体能带构成特征（P243）知：(a)图是N型，(b)图是P型7太阳能电池中，本征半导体锗的禁带宽度是0.67eV，它能吸收的辐射的最大波长是 。(普朗克常量，)解：根据能量和波长关系知能吸收的辐射的最大波长满足：，8若锗用铟(三价元素)掺杂，则成为 型半导体。请在所附的能带图中定性画出施主能级或受主能级。解：由P型半导体能带构成特征（P243）知：P型，能带图见右图9按照原子的量子理论，原子可以通过_两种辐射方式发光，而激光是由_方式产生的。解： 自发辐射和受激辐射；受激辐射 10激光器的基本结构包括三部分，即 、 和 。解：激光器的基本结构包括三部分，即 工作物质 、 激励能源 和 光学谐振腔 。11光和物质相互作用产生受激辐射时，辐射光和照射光具有完全相同的特性，这