大学物理 No9作业解析.docx
大学物理 No9作业解析大学物理作业 No.9原子结构 激光 固体 一、选择题 1. 氢原子中处于3d量子态的电子，描述其量子态的四个量子数(n, l, ml , ms)可能取的值为 D (A) (3，1，1，1/2) (B) (1，0，1，1/2) (C) (2，1，2，1/2) (D) (3，2，0，1/2) 解：3d量子态的量子数取值为 n3，l2，ml=0,±1,±2 2. 在氢原子的K壳层中，电子可能具备的量子数(n, l, ml , ms )是 A (A) (1，0，0，1/2) (B) (1，0，1，1/2) (C) (1，1，0，1/2) (D) (2，1，0，1/2) 解：K壳层n1，l0，ml0，ms=±1/2。 3. P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 C (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。 4. 与绝缘体相比较，半导体能带结构的特点是 D (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。 5. 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 D (A) (1)和(2)。 (B) (3)和(4)。 (C) (1)(2)和(3)。 (D) (1)(2)和(4)。 6. 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，则入射到晶体上的光的波长不能大于(普朗克常量h=6.63´10-34J×s，基本电荷e=1.60´10-19C) D (A) 650nm。 (B) 628nm。 (C) 550nm。 (D) 514nm。 1,ms=±。 2hc6.63´10-34´3´108-7³2.42eV，l£(m) =5.14´10解：Qhn=-19l2.42eV2.42´1.6´10hc7. 下述说法中，正确的是 C (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。 8. 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。 9. 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： B (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。 二、填空题 1. 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Lz=mlh，当角2h，2h。 量子数l2时，Lz的可能取值为0，h，h，解： l2，ml=0,±1,±2 2. 多电子原子中，电子的排列遵循 泡利不相容 原理和 能量最小 原理。 3. 若在四价元素半导体中掺入三价元素原子，则可构成 p 型半导体，参与导电的载流子多数是 空穴 。 4. 纯硅在T = 0K时能吸收的辐射最长的波长是1.09mm，故硅的禁带宽度为 1.14 eV。 (普朗克常量h=6.63´10-34J×s，1eV=1.6´10-19J) 6.63´10-34´3´108=1.82´10-19(J)=1.14(eV) 解： DE=-6l1.09´10hc5. 下面两图(a)与(b)中，(a)图是 n 型半导体的能带结构图，(b)图是 p 型半导体的能带结构图。 E E 导带·导带· ··施主能级禁带 禁带·受主能级· 满带满带 (a)(b) 6. 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 。1.85´103nm。(普朗克常量h=6.63´10-34J×s，1eV=1.6´10-19J) hc6.63´10-34´3´108-6³DE，l£(m) =1.85´10解：-19DE0.67´10´1.6l7. 若锗用铟(三价元素)掺杂，则成为 P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。答案见图 E E导带导带 禁带禁带 ···受主能级满带 满带8. 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。 9. 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，这些特性是指相位、频率、偏振态、传播方向。 10. 产生激光的必要条件是粒子数反转分布，激光的三个主要特性是方向性好，单色性好因而相干性好，光强大。 hc
