××(
2)由三维势箱中粒子的能级公式() () {}2 222 2 23 223 222 222 23 21 23 3426 208 888
828.01045.6571018.314273.15 101.32510
6.6261106.02210 3.81110x yz xyzh nnn ma
mamVmnRT nnn hhhp ε
εεε?= ++ ??
∴++=== ?? ??
××××× ?? = ?? × ?? ××× =×2
.2.某平动能级的,使球该能级的统计权重。()45222=++zyxnnn解:根据计算可知,、和只有分别取2,4,5时上式成立。因此,该能xnynzn级的统计权重为g=3!=6,对应于状态。
452245425254245,,,,ψψψψψ542ψ3.气体CO分子的转动惯量,试求转动量子数J为4与3246mkg 1045.1?×=?I两能级的能量差,并求时的。ε?K 300=T kTε?解
:假设该分子可用刚性转子描述,其能级公式为()()J 10077.3 1045.18 10626.6 1220 , 8 122 462 34 2 2 ? ? ?×= ××× ×
?=?+=π ε π ε Ih JJJ2 221 0429.7
10233807.1300 10077.3? ?×= ×× × = ?k T
ε4.三维谐振子的能级公式为,式中s为量子数,即()νεhss? ? ? ? ? ? += 2 3。
试证明能级的统计权重为? ,3 ,2 ,1 ,0=++=zyxsvvv()sε()sg()()()12
2 1
++=sssg解:方法1,该问题相当于将s个无区别的球放在x,y,z三个不同盒子中,每个 盒子容纳的球数不受限制的放置方式数。 x盒中放置球数0,y,z中的放置数s+ 1
x盒中放置球数1,y,z中的放置数s… ……………………………………. x盒中放置球数s,
y,z中的放置数1()()()21 2 11
1++==∑+=ssjsgsj方
法二,用构成一三维空间,为该空间的一个z,vvv和yxszyx=++vvv平面,其与三个轴均相交于s。该平面上为整数的点的总数即z,vvv和yx为所求问题的解。这些点为平面 在平面上的交?
,2 ,1 ,0,, , , ,111322====nnnnnnzyxvvvszyx=++vvv点: 由图可知, () ()()12 2 1 121 ++
++++=ss ssg?5
.某系统由3个一维谐振子组成,分别围 绕着A,B,C三
个定点做振动,总能量为
。试列出该系统各种可能的能级分布方式。21 1νh解:由题意可知方程组j j j j1 11 j 22 3h h n nì ? ÷
?? += ÷ ÷ ? ? ? ? í ? ? = ? ? ? ??? ?n n 的
解即为系统可能的分布方式。 方程组化简为,其解为j jj
4n=?6.计算上题中各种能级分布拥有的微态数及系统的总微态数。 解:对应于分布的微态数为{ }1,2,nnnLj j j j! !n n ÷ ? ÷ ? ÷ ? ÷ ? W=? ?所
以上述各分布的微态数分别为