第四届非物理类专业大学生物理竞赛试题及解答(1987)

第四届非物理类专业大学生物理竞赛试题及解答（１９８７）试题（给出常数：普朗克恒量ｈ＝６．６３×１０－３４Ｊ·ｓ玻耳兹曼恒量ｋ＝１．３８×１０－２３Ｊ·Ｋ－１电子电量ｅ＝１．６×１０－１９Ｃ电子质量ｍｅ＝９．１×１０－３１ｋｇ）一、选择题（共３２分，每...     

虚时间分裂算符方法研究溶剂电子转移动力学

在Sumi-Marcus理论中，采用虚时间分裂算符方法研究电子转移动力学．此方法具体应用于计算嗪-1和N,N-二甲基苯胺分子之间的电子转移速率常数．通过计算得到的两种反应物态的平均速率常数和一个长时间的速率常数，揭示了不同的sink函数时的电子转移动力学．在数值模拟过程中还发现了一些新的电子转移特性．     

基本物理常数的概况及其在物理学中的作用

基本物理常数主要是指原子物理学中遇到的一些常数,最基本的是电子的电荷e,电子的静止质量me,普朗克常数h,阿伏伽德罗数(简称阿氏数)N,真空中光速c.光速本来不是原子物理学中的常数,但是它是一个最基本的物理常数,在原子物理学中常常遇到它. 这些常数的发现和测定在物理学的发展中起了很大的作用.各种物理现象以各种不同的方式联系到有关的一些基本物理常数,而关于这些常数的知识直接影响到我们对于有关物理现象本质的认识.例如,十九世纪未发现电子就是通过对电子的荷质比e/m测定而获得的.接着,类似的实验应用到离子建立了质谱仪,发现了大…     

尘埃等离子体

尘埃等离子体物理是近十年里等离子体学科中一个活跃的分支领域之一，带电尘埃广泛存在于空间等离子体、实验室聚变装置、低温等离子体工业应用等众多小同的环境中，并且呈现出相同或相似的性质．这是一种部分或完全电离的等离子体，其基本成分除了电子和离子外，还有（通常）带负电的、且电荷不是常数的微粒．带电颗粒有着与电予和离子完全不同的动力学行为，其与等离子体的相互作用呈现出许多新的物理现象．文章介绍了尘埃等离子体物理的简要发展历史、基本性质和主要研究方向以及最近一些热点问题．     

波函数的量钢

量子力学中用来描述微观粒子状态的波函数，除了满足定义所要求的条件之外，还应满足量纲方面的要求．波函数的量纲山归一化条件确定．本文详细地讨论并给出了初等量子力学中常见的一些波函数的量纲．     

解释微调的第三种方法

希格斯粒子的质量与地球轨道的椭圆度都比它们的理论估计值小几个数量级.这似乎是两个更大的量经过微调而抵消所造成的.粒子物理有两个最有趣的微调难题:希格斯玻色子的质量和宇宙常数.长期以来,人们一直认为粒子物理的微调可能与新的对称性有关,如难以解释的超对称性,或者与统计参数有关——我们微调的宇宙只是许多可能的多重宇宙之一.     

基础课量纲分析法教学举例(上)

多年以来,在我国物理课程的教学中,量纲方法被削弱到几乎绝迹的地步。许多教师和学生仅仅知道弄清楚量纲便于进行单位换算和检验公式是否正确,而不明确量纲方法在探索物理规律方面的作用。本文根据作者近年来在教学中积累的材料,举例说明量纲方法在基础课教学中的应用,作为抛砖引王,希望引起注意。 例1黑体辐射 实验表明热平衡时,空窖(黑体)中单位体积电磁辐射场总能量u仅为温度T的函数,而与窖壁材料的具体性质无关。求u与T的关系。 分析:凡是热平衡问题,必与玻耳兹曼常数 k有关;凡是电磁辐射问题,必与光速c有关,凡是量子现象,必与普朗克常…     

量子化学中的电子轨道成像术

文章通过两个具体的实例阐明一个重要的观点：以电子动量谱学实验提供的电子能谱和电子动量谱为依据，人们可以在众多的量子化学轨道理论中择优．在此理论基础上，利用现代计算机图像技术，人们既可以在位置坐标空间中，也可以在动量空间中以不同的图形将电子轨道展示出来，这就是新近人们称之为电子轨道成像技术或“看”电子轨道的技术．电子轨道成像术能积极地促进电子动量谱学与邻近各学科的交叉．     

物理学常数在物理教学中的作用

在我们生活的自然界中,存在很多已被人类所认识和未被人类所认识的物理学常数．每一个物理学常数的发现都标志着人类在物理学领域又前进了一步,每一次物理学常数更精确的测定都标志着物理学家在实验方法上的突破和人类科学技术的进步．在物理教学中,使学生了解物理学常数的由来、实验测定方法和作用,能够大大激发学生了解自然、探索自然的兴趣,对学生学好物理学起着积极的推动和启示作用． 一、最基本的物理常数 物理学是以观察、实验、量度为基础的学科．物理学常数在人类探索自然界、学习物理学中起着非常重要的作用,记住一些重要的…     

浅议"对称"

世界是丰富多彩、千差万别的．但众多的物理大师们却说：一切事物规律都是“对称的”．在物理思想中，对称性像基石似的重要．各种事物都具有对称性，它常表现在两个方面，一是体现在物理规律中的对称性；如伽利略相对原理；爱因斯坦相对论；宇称原理等．另一个是体现在数学形态上的对称性．如镜像对称；旋转对称等．本文将浅议一下物理学中的对称．     

“介观”系统中的量子相干性和输运

本文综合介绍近几年来，在研究“介观”系统（ｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃ　ｓｙｓｔｅｍｓ）中电子的输运现象时所观察到的量子干涉效应．含有无序的散射中心的金属细线或小环，半导体二维电子气中量子点接触结构，一维量子线，以及双联通的微结构等，都属于“介观”系统，其电子的相泣相干长度Ｌφ可以与系统的结构尺度相比较，电子波的量子干涉现象变得十分显著和重要。本文着重介绍金属和半导体异质结中Ａｂａｒｏｎ－ｏｖ－Ｂｏｈｍ效应、金属细线中电导的量子相干涨落现象和电导的非定域性．     

基本物理常数的精密测量──它在物理学和计量学中的意义

基本物理常数是物理学的一些普适常数,据不完全的统计,约有三十几个,它们之间有着深刻的联系.选择独立的五个常数,可以表示所有其他基本常数或组合量.这五个常数是:电子电荷e,电子静止质量me,普朗克常数h,真空中光速c和阿伏伽德罗数NA.因为质量、电荷和作用是量子化的,其相应的常数为me、e和h.质量和能量相联系的常数是c,通过h从能量过渡到频率(时间)和长度单位.阿伏伽德罗数NA是联系宏观量与微观量的常数.通过me,e,h和c可以描述在量子电动力学范围内的微观物理学.加上NA又与宏观电动力学建立了对应的关系.因此,这些独立常数相当于物理学…     

从早期宇宙以来，粒子的质量在变吗？

众所周知，有关物理常数的研究一直是非常重要的课题，例如对精细结构常数α值是不是一个绝对常数就是前几年一直争论的焦点，α常数定义为电子电荷的平方与光速和普朗克常数之积的比，它是一个全面反映电磁力强度的量，而电磁力是一个描绘原子间相结合的力，对这个常数在物理界一直存在着两种观点，一派认为α值在变化，另一派则认为它是不变的．     

“宇宙与生命”系列讲座之二——万物之数 太阳质量

我们可以把宇宙中的万事万物放入“万物图”中,但是这万事万物主要是被什么因素决定的呢？格局是被基本物理规律决定的,而相互的数量关系是被基本物理常数决定的。基本物理常数是分层次的。从比较表层的现象看,最重要的基本物理常数有5个,它们是宇宙哈勃常数H0、核子质量,mn、电磁相互作用常数α、电子质量me、     

谈中专物理教学中物理学史的作用

谈中专物理教学中物理学史的作用李青（贵州省电子工业学校贵阳５５００２５）在物理教学中，有选择地介绍一些物理学史方面的内容，可以对教学任务的完成以及培养学生的全面素质等方面起到促进作用．下面就这个问题做一些探讨．１对学生的德育教育有积极的作用１．１可以...     

压强对β胡萝卜素分子的电子-声子耦合常数的影响

电子-声子耦合常数不仅可以反映出分子中π电子离域程度的强弱, 有效共轭长度的大小, 同时也可以表征分子中的原子和电子在外界环境作用下的相互振动耦合程度的强弱。在一些研究中电子-声子耦合常数被定义为无量纲的系数。应用R.Tubino等引用的一种有量纲的电子-声子耦合常数, 建立其与黄昆因子的关系式, 进而可以计算出共轭键中单个振动模的数值。压强对多烯分子吸收光谱、拉曼光谱频移影响的研究已有报道, 但对拉曼散射截面、黄昆因子、电子-声子耦合常数的研究还没有报道。测量了β胡萝卜素分子在二硫化碳溶液中0.04～0.60 GPa的压强范围内的紫外-可见吸收光谱和共振拉曼光谱。实验结果表明, 随着压强的增加, CS₂溶液中的β胡萝卜素分子的紫外-可见吸收光谱的吸收带发生明显的红移现象, 而拉曼光谱的特征谱线却发生蓝移的现象, 拉曼散射截面减小, 电子-声子耦合常数增加。其机理是随着压强的增加, β胡萝卜素分子被压缩又结构有序性下降, 导致电子能隙变窄, 有效共轭长度变短, π电子离域范围减小, 拉曼散射截面减小, 黄昆因子、电子-声子耦合常数增加。     

边缘费米液体中的温差电效应

我们计算了边缘费米液体中的温差电系数，发现得到的理论表达式与ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ（δ＝０．５３和δ＝０．３５）上的正常态实验数据拟合得比较好。通过拟合我们得到了电荷和自旋激发与电子之间相互作用的有效耦合常数为０．６３３（对于δ＝０．５３）、０．６８５（对于δ＝０．３５），电荷和自旋激发的特征能量为１１４ｍｅＶ（对于δ＝０．５３）、１０６ｍｅＶ（对于δ＝０．３５）。我们还发现这些材料中的费米面非常     

我国低温等离子体研究进展(Ⅰ)

低温等离子体物理与技术的研究在国内受到了越来越多的重视．在等离子体中发现的一些有趣的物理现象，如磁场重联、尘埃等离子体等，使人们对等离子体物理的研究掀起了新的热潮．在应用方面，几乎所有理工类实验室都有涉及低温等离子体技术的实验装置，这使得在我国低温等离子体应用方面的研究非常普及，包括微电子工业中的等离子体工艺，各种坚硬、耐腐蚀、耐摩擦材料的制备，纳米材料的制备，聚合物以及生物材料的表面改性，等等．随着低温等离子体技术的发展，低温等离子体的诊断技术也随之发展起来．文章简要地介绍了近几年来低温等离子体研究在我国的发展，介绍了一些有关低温等离子体的热点研究课题．     

关于物理常数的解释与哲学思考

物理常数是物理学重要的组成部分,在物理学中占有特殊的地位,因为它所具有的基础性、启发性、认识性和普适性等特点,促使物理学家要解释它们.然而,尽管物理学家采用包括"数字学"方法在内的各种办法,但对物理常数的解释仍有许多问题有待分析与研究.文中从什么是物理常数,基本物理常数能不能解释,怎样才能解释基本物理常数等方面对物理常数的本质涵义进行了探讨.     

无量纲量子力学态矢表示

狄拉克基于叠加原理的要求引入了物理状态的矢量表示，仓促间留下了量纲不一致的问题。近年有研究者从量纲分析的角度做了弥补，但未涉及问题的实质。本文坚持量子力学态矢量应采用无量纲表示，从而做到量子力学表示中波函数、变换、物理量算符及其本征值等角色主体各自的量纲一致性，特别是使得态空间上的变换满足群的要求。基于湮灭算符和产生算符a,a⁺可为位置算符、动量算符构建无量纲态矢表示，消除文献中不自洽的量纲关系所造成的一些困扰。