西南交大大物试卷答案09A

《大学物理AII》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 n＝3，l＝2，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n＝1，l＝0，ml＝0，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 [ C ] (A) 导带也是空带。 (B) 满带与导带重合。 (C) 禁带宽度较窄。

(D) 满带中总是有空穴，导带中总是有电子。

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?7?2.42eV，????m? ??5.14?10解：?h???19?2.42eV2.42?1.6?10hc

7. 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：

[ C ] (A) 前者是相干光，后者是非相干光。 (B) 都是相干光。

(C) 前者是非相干光，后者是相干光。 (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?ml?，当角量子数l＝2时，Lz的可能取值为解： l＝2，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。

0，?，－?，2?，－2?。

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 = 0 K时能吸收的辐射最长的波长是1.09?m，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?19?J??1.14?eV? ??1.82?10解： ?E??6?1.09?10hc

5. 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?103nmhc。(普朗克常量h?6.63?10?34J?s，1eV?1.6?10?19J)

hc6.63?10?34?3?108??E，????1.85?10?6?m? 解：?19?E0.67?10?1.6?7. 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。 解：答案见图

E导带（空带）禁带E导带（空带）???满带禁带受主能级满带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 。

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