原子物理学期末考试模拟试卷A(共100分)
姓名:_ _ _______学号:__ _______成绩:______ ___
一．选择题(共8题, 共有24分 )
1．碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生:
A. 相对论效应;
B. 原子实极化;
C. 价电子的轨道贯穿;
D. 价电子自旋与轨道角动量相互作用。
2．由状态2p3p 3P 到2s2p 3P 的辐射跃迁：
A. 可产生9条谱线；
B. 可产生7条谱线；
C. 可产生6条谱线；
D. 不能发生。
3．对氢原子,考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为:
A. 2条;
B. 3条;
C. 5条;
D. 不分裂。
4．卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是：
A. 普朗克能量子假设;
B. 爱因斯坦的光量子假设;
C. 狭义相对论;
D. 经典理论。
5．原子中轨道磁矩μL 和轨道角动量L 的关系应为 :
A .;μL e e
m =L B .;μL e e m =2L C .;μL e e m =-2L D ..μL e e m =-L 。
6．下列粒子中不服从泡利不相容原理的是：
A. 质子；
B. 光子；
C. 中子；
D. 电子。
7．判断处在弱磁场中的下列原子态分裂的子能级数哪个是正确的？
A. 4D 3/2分裂为2个;
B. 1P 1分裂为3个;
C. 2F 5/2分裂为7个;
D. 1D 2分裂为4个。
8．碱金属原子的光谱项为：
A. T = R /n 2 ;
B. T = Z 2R /n 2 ;
C. T = R /n * ;
D. T = Z *2R /n 2 。
二．简述题(共2题, 共有26分 )
1．（16分）简述玻尔理论的三个假设，并依此推导氢原子的巴尔末公式。
2．（10分）简述量子力学描述微观物理体系的主要思路，并举一例加以说明。
三．计算题(共3题, 共有50分 )
1．（20分）如图，试从库仑散射公式
b Ze E b Ze M ctg k
202204242πευ
πεθ
==
推导卢瑟福散射公式，并估算原子核半径。
4．（10分）试从自旋—轨道相互作用解释碱金属原子能级的分裂，并说明锂原子光谱的第二辅线系。
5．（20分）计算Na 双线（212212→//S P 和212232→//S P ）在外场中的分裂情况，
试问(1)原能级的分裂情况如何？ (2) 原谱线分为几条？(3)是正常塞曼效应还是反常塞曼效应？
1、原子半径的数量级是： A．10－10cm; B.10-8m C.10-10m D.10-13m 2、原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中： A.绝大多数α粒子散射角接近180° B. α粒子只偏差2°～3° C.以小角散射为主也存在大角散射 D.以大角散射为主也存在小角散射 3、进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明： A.原子不一定存在核式结构 B.散射物太厚 C.卢瑟福理论是错误的 D.小角散射时一次散射理论不成立 4、用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰，测量金原子核半径的上限.试问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍？ A.1/4 B.1/2 C.1 D.2 5、动能E =40keV的α粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离 K 为（m）： A.5.9 B.3.0 C.5.9╳10-12 D.5.9╳10-14 6、如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？ A.2 B.1/2 C.1 D .4 7,每10000 现有4个粒子被散射到角度大于5°的围.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散 A. 16 B.8 C.4 D.2 8、90°和60°角方向上单位立体角的粒子数之比为： A． 9,, 分布,在散射物不变条件下则必须使： A B C D 10、氢原子光谱莱曼系和巴耳末系的系线限波长分别为： A.R/4 和R/9 B.R 和R/4 C.4/R 和9/R D.1/R 和4/R
11、氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是： A．13.6V和10.2V;B.–13.6V和-10.2V;C.13.6V和3.4V;D.–13.6V和-3.4V 12 A.5.29×10-10m B.0.529×10-10m C. 5.29×10-12m D.529×10-12m 电子的动能为1eV，其相应的德布罗意波长为1.22nm。 13、欲使处于激发态的氢原子发出H 线，则至少需提供多少能量（eV）? α A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.4 14、用能量为12.7eV的电子去激发基态氢原子时,受激氢原子向低能级跃迁时最多可能出现几条光谱线（不考虑自旋）； A.3 B.10 C.1 D.4 15、按照玻尔理论基态氢原子中电子绕核运动的线速度约为光速的： A.1/10倍 B.1/100倍 C .1/137倍 D.1/237倍 16、已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢原子的结构的“正电子素”那么该“正电子素”由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为： A． 17 A.-3.4eV B.+3.4eV C.+6.8eV D.-6.8eV +的第一轨道半径是： 18、根据玻尔理论可知，氦离子H e A． +处于第一激发态（n=2）时电子的轨道半径为： 19、一次电离的氦离子H e -10m-10-10-10m +离子中基态电子的电离能能是： 20、在H e A.27.2eV B.54.4eV C.19.77eV D.24.17eV 21、弗兰克—赫兹实验的结果表明： A电子自旋的存在B原子能量量子化C原子具有磁性D原子角动量量子化 22、为使电子的德布罗意假设波长为100nm，应加多大的加速电压： A．6V； B.24.4V；5V； D.15.1V 23、如果一个原子处于某能态的时间为10-7S,原子这个能态能量的最小不确定数量级为（以焦耳为单位）：
临沂师范学院物理系 原子物理学期末考试试题（A卷） 一、论述题25分，每小题5分） 1．夫朗克—赫兹实验的原理和结论。 1．原理：加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收电子转移的的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时，发射2500埃的紫外光。（3分） 结论：证明汞原子能量是量子化的，即证明玻尔理论是正确的。（2分） 2．泡利不相容原理。 2．在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。（5分） 3．X射线标识谱是如何产生的 3．内壳层电子填充空位产生标识谱。（5分） 4．什么是原子核的放射性衰变举例说明之。 4．原子核自发地的发射 射线的现象称放射性衰变，（4分）例子（略）（1分） 5．为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量 5．因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为大于轻核或重核的核子的平均结合能，故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大能
量。（5分） 二、（20分）写出钠原子基态的电子组态和原子态。如果价电子被激发到4s态，问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线试画出能级跃迁图，并说明之。 二、（20分）（1）钠原子基态的电子组态1s22s22p63s；原子基态为2S1/2。（5分） （2）价电子被激发到4s态向基态跃迁时可发出4条谱线。（6分）（3）依据跃迁选择定则1 0, j 1,± = ? ± ?＝ l（3分）能级跃迁图为（6分） 三、（15 耦合时，（1）写出所有 可能的光谱项符号；（2）若置于磁场中，这一电子组态一共分裂出多少个能级（3）这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁 三、（15分）（1）可能的原子态为 1P 1，1D 2， 1F 3； 3P 2，1，0， 3D 3，2，1， 3F 4，3，2。 （7分） （2）一共条60条能级。（5分） （3）同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。（3分）
原子物理学总复习指导 名词解释：光谱，氢原子线系，类氢离子，电离电势，激发电势，原子空间取向量子化，原子实极化，轨道贯穿，有效电荷数，电子自旋，磁矩，旋磁比，拉莫尔进动，拉莫尔频率，朗德g因子，电子态，原子态，塞曼效应，电子组态，LS耦合，jj耦合，泡利原理，同科电子，元素周期表，壳层，原子基态，洪特定则，朗德间隔定则 数据记忆：电子电量，质量，普朗克常量，玻尔半径，氢原子基态能量，里德堡常量，hc，?c，玻尔磁子，精细结构
常数，拉莫尔进动频率 著名实验的内容、现象及解释：α粒子散射实验，光电效应实验，夫兰克—赫兹实验，施特恩—盖拉赫实验，碱金属光谱的精细结构，塞曼效应，反常塞曼效应， 理论解释：（汤姆逊原子模型的不合理性），卢瑟福核式模型的建立、意义及不足，玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足，元素周期表 计算公式：氢原子光谱线系，玻尔理论能级公式、波数公式，角动量表达式及量子数取值（l，s，j），LS耦合原子态，
jj耦合原子态，朗德间隔定则，g因子，塞曼效应，原子基态 谱线跃迁图：精细结构，塞曼效应；电子态及组态、原子态表示，选择定则，1.同位素：一些元素在元素周期表中处于同一地位，有相同原子序数，这些元素别称为同位素。 2.类氢离子：原子核外只有一个电子的离子，这类离子与氢原子类似，叫类氢离子。 3.电离电势：把电子在电场中加速，如使它与原子碰撞刚足以使原子电离，则加速时跨过的电势差称为电离电势。 4.激发电势：将初速很小的自由电子
通过电场加速后与处于基态的某种原子进行碰撞，当电场电压升到一定值时，发生非弹性碰撞，加速电子的动能转变成原子内部的运动能量，使原子从基态激发到第一激发态，电场这一定值的电压称为该种原子的第一激发电势5.原子空间取向量子化：在磁场或电场中原子的电子轨道只能取一定的几个方向，不能任意取向，一般的说，在磁场或电场中，原子的角动量的取向也是量子化的。 6.原子实极化：当价电子在它外边运动时，好像是处在一个单位正电荷的库伦场中，当由于价电子的电场的作用，
《原子物理学》期末考试试卷（E）参考答案 (共100分) 一．填空题(每小题3分，共21分) 1．7.16?10-3 ----(3分) 2．（1s2s）3S1（前面的组态可以不写）（1分）； ?S=0（或?L=±1，或∑ i i l=奇?∑ i i l=偶）（1分）； 亚稳（1分）。 ----(3分) 3．4；1；0,1,2 ；4；1,0；2,1。 ----(3分) 4．0.013nm (2分) , 8.8?106m?s-1(3分)。 ----(3分) 5．密立根（2分）；电荷（1分）。 ----(3分) 6．氦核 2 4He；高速的电子；光子(波长很短的电磁波)。(各1分) ----(3分) 7．R aE =α32 ----(3分) 二．选择题(每小题3分, 共有27分) 1.D ----(3分) 2.C ----(3分) 3.D ----(3分) 4.C ----(3分) 5.A ----(3分) 6.D 提示： 钠原子589.0nm谱线在弱磁场下发生反常塞曼效应，其谱线不分裂为等间距的三条谱线，故这只可能是在强磁场中的帕邢—巴克效应。 ----(3分) 7.C ----(3分) 8.B ----(3分) 9.D ----(3分)
三．计算题(共5题, 共52分 ) 1．解： 氢原子处在基态时的朗德因子g =2,氢原子在不均匀磁场中受力为 z B z B z B Mg Z B f Z d d d d 221d d d d B B B μμμμ±=?±=-== (3分) 由 f =ma 得 a m B Z =±?μB d d 故原子束离开磁场时两束分量间的间隔为 s at m B Z d v =?=??? ? ? ?212 22 μB d d (2分) 式中的v 以氢原子在400K 时的最可几速率代之 m kT v 3= )m (56.010400 1038.131010927.03d d 3d d 232 232B 2 B =??????=?=??= --kT d z B kT md z B m s μμ (3分) 由于l =0, 所以氢原子的磁矩就是电子的自旋磁矩（核磁矩很小，在此可忽略）， 故基态氢原子在不均匀磁场中发生偏转正好说明电子自旋磁矩的存在。 (2分) ----(10分) 2．解：由瞄准距离公式：b = 22a ctg θ及a = 2 1204z z e E πε得： b = 20012*79 **30246e ctg MeV πε= 3.284*10-5nm. (5分) 22 22 ()()(cot )22 (60)cot 30 3:1(90)cot 45 a N Nnt Nnt b Nnt N N θ σθπθπ?=?==?==? (5分) 3．对于Al 原子基态是2P 1/2：L= 1，S = 1/2，J = 1/2 (1分) 它的轨道角动量大小： L = = (3分) 它的自旋角动量大小： S = = 2 (3分) 它的总角动量大小： J = = 2 (3分) 4．（1）铍原子基态的电子组态是2s2s ，按L －S 耦合可形成的原子态： 对于 2s2s 态，根据泡利原理，1l = 0，2l = 0，S = 0 则J = 0形成的原子态：10S ； (3分) （2）当电子组态为2s2p 时：1l = 0，2l = 1，S = 0，1 S = 0， 则J = 1，原子组态为：11P ； S = 1， 则J = 0，1，2，原子组态为：30P ，31P ，32P ； (3分) （3）当电子组态为2s3s 时，1l = 0，2l = 0，S = 0，1 则J = 0，1，原子组态为：10S ，31S 。 (3分) 从这些原子态向低能态跃迁时，可以产生5条光谱线。 (3分)
精品文档 原子物理学期末考试模拟试卷B(共100分) 姓名:_________ 学号:_________ 成绩:_________ 一．选择题(共11题, 共有30分) 1.碱金属原子形成精细结构光谱的选择定则为; , 对于氢原子形1??j?0,1??l?成精细结构光谱的选择定则与上述选择定则 A. 不同; B. 相同; C. 相同, 不同; D. 不同, 相同。j??jl??l K2. 壳层电子的原子能量比失去一个价电子的原子能量失去一个）原子，对（Z=29Cu差不多大多少倍？ A. 100,000； B. 100； C. 1000； D. 10,000。 3. e，光速为射线，若电子的电量为-用电压V加速的高速电子与金属靶碰撞而产生Xc，普朗克常量为h，则所产生的X射线的短波限为： 2/eV； B. eV/2hc； C. A. hchc/eV； D. 2hc/eV。 3 34. P的辐射跃迁：P到由状态2p3p 2s2p A. 可产生9条谱线； B. 可产生7条谱线； C. 可产生6条谱线； D. 不能发生。 5.下列粒子中不服从泡利不相容原理的是： A. 质子； B. 光子； C. 中子； D. 电子。 6.在外磁场中的原子，若外磁场B可视为弱磁场，则： ???再与B耦合A. 和; 先耦合成SL???; 与B. 由于B弱使不能耦合成SL C. 由于B弱,所以磁场对原子的作用总可忽略; ??分别同B耦合,与而后形成总附加能。 D. SL7.判断处在弱磁场中的下列原子态分裂的子能级数哪个是正确的？ 41P分裂为3 B. 个; A. D分裂为2个; 13/221D分裂为4D. 个。 C. F 分裂为7个; 25/2 8.使氢核聚变所需的温度的数量级至少为: 45810K。D. 10C. 10 K ; B. 10K ; A. 10K ; 9.碱金属原子的能级与氢原子的相比较： A. 相同n，碱金属的能级略高，随着n和l值的增加，两者差别减少； B. 相同n，碱金属的能级略低，随着n和l值的增加，两者差别增加； C. 相同n，碱金属的能级略低，随着n和l值的增加，两者差别减少； D. 在不考虑精细结构时，两者能级基本上重叠。 °??10. 对应的瞄准的=90粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。若一强度为I?粒子与金核可能达到的最短距离为：距离为b，则这种能量的 A. b; B. 2b; C. 4b; D. 0.5b。 11.在进行卢瑟福理论实验验证时，发现小角度散射与理论不符，这说明： A. 原子不一定存在核式结构; B. 散射物太厚;
师学院物理系 原子物理学期末考试试题（A卷） 一、论述题25分，每小题5分） 1．夫朗克—赫兹实验的原理和结论。 1．原理：加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收电子转移的4.9eV的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时，发射2500埃的紫外光。（3分）结论：证明汞原子能量是量子化的，即证明玻尔理论是正确的。（2分） 2．泡利不相容原理。 2．在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。（5分） 3．X射线标识谱是如何产生的？ 3．壳层电子填充空位产生标识谱。（5分） 4．什么是原子核的放射性衰变？举例说明之。 4．原子核自发地的发射 射线的现象称放射性衰变，（4分）例子（略）（1分） 5．为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量？ 5．因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为8.6MeV大于轻核或重核的核子的平均结合能，故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大
能量。（5分） 二、（20分）写出钠原子基态的电子组态和原子态。如果价电子被激发到4s态，问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线？试画出能级跃迁图，并说明之。 二、（20分）（1）钠原子基态的电子组态1s22s22p63s；原子基态为2S1/2。（5分） （2）价电子被激发到4s态向基态跃迁时可发出4条谱线。（6分）（3）依据跃迁选择定则1 0, j 1,± = ? ± ?＝ l（3分） 能级跃迁图为（6分） 三、（15 （1）写出所有可能 的光谱项符号；（2）若置于磁场中，这一电子组态一共分裂出多少个能级？（3）这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁？ 三、（15分）（1）可能的原子态为 1P 1，1D 2， 1F 3； 3P 2，1，0， 3D 3，2，1， 3F 4，3，2。 （7分） （2）一共条60条能级。（5分） （3）同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。（3分）
基本练习： 1．选择题： （1）在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：C A ．0； B.1； C.2； D.3 （2）正常塞曼效应总是对应三条谱线，是因为：C A ．每个能级在外磁场中劈裂成三个； B.不同能级的郎德因子g 大小不同； C ．每个能级在外场中劈裂后的间隔相同； D.因为只有三种跃迁 （3）B 原子态2 P 1/2对应的有效磁矩（g ＝2／3）是 A A. B μ33； B. B μ3 2 ； C. B μ32 ； D. B μ22. (4)在强外磁场中原子的附加能量E ?除正比于B 之外,同原子状态有关的因子有：D A.朗德因子和玻尔磁子 B.磁量子数、朗德因子 C.朗德因子、磁量子数M L 和M J D.磁量子数M L 和M S (5)塞曼效应中观测到的π和σ成分,分别对应的选择定则为：A A ；)(0);(1πσ±=?J M B. )(1);(1σπ+-=?J M ;0=?J M 时不出现； C. )(0σ=?J M ，)(1π±=?J M ； D. )(0);(1πσ=?±=?S L M M (6)原子在6 G 3/2状态,其有效磁矩为：B A ． B μ315； B. 0； C. B μ25； D. B μ2 15- (7)若原子处于1 D 2和2 S 1/2态,试求它们的朗德因子g 值：D A ．1和2/3； B.2和2/3； C.1和4/3； D.1和2 （8）由朗德因子公式当L=S,J ≠0时,可得g 值：C A ．2； B.1； C.3/2； D.3/4 （9）由朗德因子公式当L=0但S ≠0时,可得g 值：D A ．1； B.1/2； C.3； D.2 （10）如果原子处于2 P 1/2态,它的朗德因子g 值：A A.2/3； B.1/3； C.2； D.1/2 （11）某原子处于4 D 1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为：C A ．2个； B.9个； C.不分裂； D.4个 （12）判断处在弱磁场中,下列原子态的子能级数那一个是正确的：B A.4D 3/2分裂为2个； B.1P 1分裂为3个； C.2F 5/2分裂为7个； D.1 D 2分裂为4个 (13)如果原子处于2 P 3/2态，将它置于弱外磁场中时，它对应能级应分裂为：D A.3个 B.2个 C.4个 D.5个 (14)态1 D 2的能级在磁感应强度B 的弱磁场中分裂多少子能级?B A.3个 B.5个 C.2个 D.4个 (15)钠黄光D 2线对应着32P 3/2→32 S 1/2态的跃迁，把钠光源置于弱磁场中谱线将如何分裂：B A.3条 B.6条 C.4条 D.8条 (16)碱金属原子漫线系的第一条精细结构光谱线(2D 3/2→2 P 3/2)在磁场中发生塞曼效应,光
云南师范大学2011——2012学年下学期统一考试 原子物理学试卷 学院物电学院专业年级学号姓名 考试方式：闭卷考试时量：120分钟试卷编号：A卷题号一二三总分评卷人 得分评卷人 一．简答题（每题5分，共10分） 1．写出下列原子的基态的电子组态，并确定它们的基态原子态： 10Ne， 11 Na， 12 Mg。 2．为何利用轻核聚变和重核裂变可以产生能量，试从原子核结合能的角度加以说明。
得分评卷人 二．填空题（每空2分，共30分） 1．夫兰克-赫兹实验证实了；史特恩-盖拉赫实验证实了。 ，则它的轨道角动量是，自旋角动量2．铝原子基态是2P 1/2 是，总角动量是，总磁矩是（用 或 来表示） B 3．钒原子的基态是4F ，钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为束，若 3/2 将该原子放在均匀磁场中，其能级将分裂为层。 4．有一种原子，基态时n=1，2，3壳层填满，4s支壳层也填满，4p支壳层填了一半，则该元素是号元素。 5．满壳层或满支壳层的电子形成的原子态为。 6．原子核外电子排布遵循原理和原理。 7．原子核反应过程中守恒的量有：电荷、、总质量、、线动量和角动量等。 8．在吸能原子核反应中，在实验室坐标下反应阈能（大于、小于、等于）反应能|Q|。 得分评卷人 三．计算和证明题（各小题分数见题首，共60分） 1．（15分）铍原子共有四个电子，已知其中三个始终处于基态。 （1）写出铍原子的四个最低能量的电子组态及其LS耦合下对应的原子态； （2）根据洪特定则画出这四个最低能量电子组态的全部能级； （3）画出上述能级间满足跃迁选择定则的全部可能发生的跃迁。
2．（10分）在一次正常塞曼效应实验中，钙的4226A 谱线在B=3.0T 的磁场中分裂成间距为0.25A 的三条线。试从这些数据确定电子的荷质比e/m e 。 3．（15分）在钠原子光谱线中，谱线D 1来自第一激发态32P 1/2到基态32S 1/2的跃迁，其波长为5896A 。（31101.9-?=e m 千克，19106.1-?=e 库仑） （1） 原子放在磁场中时，D 1线将分裂成几条谱线？ （2） 若磁场的B ＝3.0T ，其中波长最长和最短的两条光谱线的波长差为多少埃?
原子物理平时测试题（20分） 1、 简述α粒子散射实验。 答：α粒子轰击Au 箔，在金箔的周围以R 为半径做一个圆形轨道，装上可以绕以金箔为圆心滑动的望远镜，物镜上涂上ZnS 薄层【α粒子碰撞到ZnS 上会有荧光】. 实验用准直的α射线轰击厚度为微米的金箔，发现绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数α粒子发生角度比汤姆孙模型所预言的大得多的偏转，大约有1/8000 的α粒子偏转角大于90°，甚至观察到偏转角等于150°的散射，称大角散射……这证明了金箔上有能使α粒子完全反弹的一个正电荷组成的核心——这是卢瑟福提出原子核式模型的重要实验依据。 2、 写出氢原子光谱的前面五个线系的波数表达式，简述氢原子光谱的特点。 赖曼系 巴尔末系 帕邢系 布喇开系： 普丰特系： 光谱特点： （1）光谱的线状的。 （2）谱线间有一定的关系，谱线构成一个个的谱线系，不同的线系也有共同的光谱项。 （3）每一条谱线的波数都可以表达为二光谱项之差。 3、 简述经典理论在解释原子核核式结构模型时遇到的困难。 答：按照经典电动力学，当带电粒子有加速度时，就会辐射；而发出来的电磁波的频率等于辐射体运动的频率。 （1）原子稳定结构的困难。卢瑟福将行星模型用于原子世界，虽然都受平方反比有心力支配，但电子带-e 电荷，轨道加速运动会向外辐射电磁能，这样电子将会在10-9s 时间内连续缩小，落入核内，正负电荷中和，原子宣告崩溃(塌缩)。原子的半径按照这种理论应该为10-15米，而不是10-10米。 但现实世界原子是稳定的。 （2）原子线状光谱的困难。按照经典电动力学，原子所发出来的光的频率等于原子中电子运动的频率。那么如果电子轨道连续缩小，其运动的频率就会连续增大，那么所发光的频率就是连续变化的，原子的光谱应该是连续光谱。但实验发 ,3,2),111(~22=-=n n R H ν ,5,4),131(~2 2=-=n n R H ν ,6,5),141(~22=-=n n R H ν ,7,6),151(~22=-=n n R H ν,...5,4,3121~2 2=??????-=n n R H ν
皖西学院近代物理期末考试试卷 (共100分) 姓名:_________ 学号:_________ 成绩:_________ 一．选择题(共10题, 共有30分,每题为3分 ) c 1.原始的斯特恩-盖拉赫实验是想证明轨道角动量空间取向量子化, 后来结果证明的是: A. 轨道角动量空间取向量子化; B. 自旋角动量空间取向量子化; C. 轨道和自旋角动量空间取向量子化; D. 角动量空间取向量子化不成立。 a 2.在Z A Z A X Y He →+--2424衰变过程中，衰变能E d 与α粒子动能E α的关系是： A ．E E A A d =-α()4; B. E E A A d =-α()4; C. E E A Z d =-α()2; D. E E Z A d =-α()2。 c 3.用波数为~v 0的单色光去照射透明物体，并在与入射方向成直角的方向上观察散射光，发现散射光中除了原来的波数~v 0之外，还有~v 0±~v i 的新波数出现，其中~v i 与： A. 入射光波数的一次方有关； B. 入射光波数的平方有关； C. 散射物性质有关； D. 散射物性质无关。 b 4.利用莫塞莱定律，试求波长0.1935nm 的K α线是属于哪种元素所产生的？ A. Al （Z=13）； B. Fe （Z=26）； C. Ni （Z=28）； D. Zn （Z=30）。 a 5.我们说可以用描写碱金属原子中价电子的量子数n l j ,,来描写伦琴线光谱对应的状态，确切地说应该是描写： A. 内壳层具有空位的状态； B. 内壳层某个电子的状态； C. 最外壳层价电子的状态； D. K 壳层电子的状态。 b 6.原子K 壳层的半径与其原子序数Z 之间的大致关系为： A. 与Z 成正比； B. 与Z 成反比； C. 与Z 2成正比； D. 与Z 2成反比。 a 7.某原子处在B = 0.8特斯拉的磁场中，当微波发生器的频率调到1.68×1010Hz 时，观察到顺磁共振。该原子此时所处状态的朗德因子值为： A. 3/2； B. 2； C. 1； D. 4/5。 b 8.在(p , n)型核反应中, 若中间核为715N , 则此反应中的靶核与生成核分别为: A. 510B 和613C ; B. 614C 和714N ; C. 614C 和510B ; D. 613C 和714N 。 c 9.He +中的电子由某个轨道跃迁到另一轨道，相应物理量可能发生的变化如下： A. 总能量增加，动能增加，加速度增加，线速度增加； B. 总能量增加，动能减少，加速度增加，线速度减少； C. 总能量减少，动能增加，加速度增加，线速度增加； D. 总能量减少，动能增加，加速度减少，线速度减少。 c 10.密立根是通过以下方法来测定电子电荷的： A. 测量电子束在电场和磁场中的偏转;
原子物理学期末考试模拟试卷A(共100分) 姓名:_ _ _______学号:__ _______成绩:______ ___ 一．选择题(共8题, 共有24分 ) 1．碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生: A. 相对论效应; B. 原子实极化; C. 价电子的轨道贯穿; D. 价电子自旋与轨道角动量相互作用。 2．由状态2p3p 3P 到2s2p 3P 的辐射跃迁： A. 可产生9条谱线； B. 可产生7条谱线； C. 可产生6条谱线； D. 不能发生。 3．对氢原子,考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为: A. 2条; B. 3条; C. 5条; D. 不分裂。 4．卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是： A. 普朗克能量子假设; B. 爱因斯坦的光量子假设; C. 狭义相对论; D. 经典理论。 5．原子中轨道磁矩μL 和轨道角动量L 的关系应为 : A .;μL e e m =L B .;μL e e m =2L C .;μL e e m =-2L D ..μL e e m =-L 。 6．下列粒子中不服从泡利不相容原理的是： A. 质子； B. 光子； C. 中子； D. 电子。 7．判断处在弱磁场中的下列原子态分裂的子能级数哪个是正确的？ A. 4D 3/2分裂为2个; B. 1P 1分裂为3个; C. 2F 5/2分裂为7个; D. 1D 2分裂为4个。 8．碱金属原子的光谱项为： A. T = R /n 2 ; B. T = Z 2R /n 2 ; C. T = R /n * ; D. T = Z *2R /n 2 。 二．简述题(共2题, 共有26分 ) 1．（16分）简述玻尔理论的三个假设，并依此推导氢原子的巴尔末公式。 2．（10分）简述量子力学描述微观物理体系的主要思路，并举一例加以说明。 三．计算题(共3题, 共有50分 )
原子物理学期末考试模拟试卷A(共100分) 姓名:_ _ _______学号:__ _______成绩:______ ___ 一．选择题?共 题 共有 ?分 ? ．碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生 ?? 相对论效应 ?? 原子实极化 ?? 价电子的轨道贯穿 ?? 价电子自旋与轨道角动量相互作用。 ．由状态 ??? 到 ??? ? 的辐射跃迁： ?? 可产生 条谱线； ?? 可产生 条谱线； ?? 可产生 条谱线； ?? 不能发生。 ．对氢原子 考虑精细结构之后 其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为 ?? ?条 ?? ?条 ?? ?条 ?? 不分裂。 ．卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是： ?? 普朗克能量子假设 ?? 爱因斯坦的光量子假设 ? 狭义相对论 ?? 经典理论。 ．原子中轨道磁矩??和轨道角动量?的关系应为 ? A .;μL e e m =L B .;μL e e m =2L C .;μL e e m =-2L
D ..μL e e m =-L 。 ．下列粒子中不服从泡利不相容原理的是： ?? 质子； ?? 光子； ?? 中子； ?? 电子。 ．判断处在弱磁场中的下列原子态分裂的子能级数哪个是正确的？ ?? ??分裂为 个 ?? 分裂为 个 ? ? ??分裂为 个 ? 分裂为 个。 ．碱金属原子的光谱项为： ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ??? ? 。 二．简述题?共 题 共有 ?分 ? ．（ ?分）简述玻尔理论的三个假设，并依此推导氢原子的巴尔末公式。 ．（ ?分）简述量子力学描述微观物理体系的主要思路，并举一例加以说明。 三．计算题?共 题 共有 ?分 ? ．（ ?分）如图，试从库仑散射公式 b Ze E b Ze M ctg k 2022 04242πευπεθ==
填空题 1、在正电子与负电子形成的电子偶素中，正电子与负电子绕它们共同的质心的运动，在n = 2的状态， 电子绕质心的轨道半径等于 nm 。 2、氢原子的质量约为____________________ MeV/c 2。 3、一原子质量单位定义为 原子质量的 。 4、电子与室温下氢原子相碰撞，欲使氢原子激发，电子的动能至少为 eV 。 5、电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现了_______ 是量子化的。 6、氢原子 n=2,n φ =1与H + e 离子n=?3,?n φ?=?2?的轨道的半长轴之比a H /a He ?=____,半短 轴之比b H /b He =__ ___。 7、玻尔第一轨道半径是0.5291010-?m,则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=_____,半短轴 b?有____个值，?分别是_____?， ??, . 8、 由估算得原子核大小的数量级是_____m,将此结果与原子大小数量级? m 相比, 可以说明__________________ . 9、提出电子自旋概念的主要实验事实是-----------------------------------------------------------------------------和_________________________________-。 10、钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 nm 。 11、锂原子（Z =3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为 eV （仅需两位有效数字）。 12、考虑精细结构，形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应为——————————————————————————————————————————————。 13、如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数———————————— 表示，轨道角动量确定后, 能级的简并度为 。 14、32P 3/2→22S 1/2 与32P 1/2→22S 1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第___条谱线的双线。 15、三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ，在该轨道上电子的线速度为 。 16、对于氢原子的32D 3/2能级，考虑相对论效应及自旋-轨道相互作用后造成的能量移动与电子动能及电子与核静电相互作用能之和的比约为 。 17、钾原子基态是4s,它的四个谱线系的线系限的光谱项符号,按波数由大到小的次序分别 是______,______,_____,______. (不考虑精细结构，用符号表示). 18、钾原子基态是4S ，它的主线系和柏格曼线系线系限的符号分别是 _________和 __ 。 19、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?x,x p ? 之间的关系为_____ 。 20、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?E,t ? 之间的关系为_____ 。 21、已知He 原子1P 1→1S 0跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线。若其波数间距为?~v ，
原子物理学模拟试卷 1．巴尔末线系的波数表达式为。 2．氢原子的基态能量为，电离能量为。 Li的第二轨道半径为。 3．波尔第一轨道半径为a1，则二次电离的锂离子++ 4．实验，证明了电子具有波动性。 5．普朗克提出的量子假说，解决了经典物理在问题上所遇到的困难。 6．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子结构的“”模型。 7．原子光谱的精细结构是由于相互作用引起的。 8．碱金属原子的价电子处于n=3,l=1,其精细结构的状态符号应为，。 9.泡利不相容原理是______________________________________. 10. 钠黄光D2线对应着32P3/2→32S1/2态的跃迁，把钠光源置于弱磁场中谱线将分裂为________条 1．微观粒子的状态用波函数表示，对波函数的统计解释是：（） A.表示微观粒子在时刻的坐标位置； B.表示时刻，坐标处物质波的强度； C.表示时刻，坐标处物质波的振幅； D.表示微观粒子时刻在处单位体积中出现的几率。 2．夫兰克—赫兹实验证明了（） A.原子内部能量连续变化 B.原子内存在能级 C.原子有确定的大小 D.原子有核心 3．硫原子射线束，通过非均匀磁场时，在屏上得到的黑条数：（） A.2 B.3 C.4 D.5 4．角动量空间取向量子化是指角动量空间一个方向（例如Z方向）上的取值是量子化的，它（）A．只适用于是轨角动量 B．只适用于自旋角动量Ｃ．只适用于氢原子Ｄ．适用于所有角动量5．如果对碱金属原子考虑轨道和自旋运动，但不考虑轨道—自旋耦合，其状态应用哪几个量子描述( ) A．l,m l,,m s,j B.n,l,s,j,m j C.n,l, m l,m s,,j D.n,l,s, m l,m s, 6．对波函数Ψ的下列表述，其中不正确的是：（） A.波函数是对几率密度的一种描述；B、波函数是对粒子统一行为的一种描述； C.波函数必须是有限连续单元值的；D、在整个空间找到粒子的几率为1，因而波函数的绝对值不能大于1； 7. 在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少？ A. 16 B..8 C.4 D.2 8. 为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了： A.电子的波动性和粒子性 B.电子的波动性 C.电子的粒子性 D.所有粒子具有二项性 9. 有一原子，n=1,2,3的壳层填满，4s支壳层也填满，4p支壳层填了一半，则该元素是： Ａ.Br(Z=35); Ｂ.Rr(Z=36); Ｃ.V(Z=23); Ｄ.As(Z=33) 10. 在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使：A．质子的速度与α粒子的相同；B．质子的能量与α粒子的相同； C．质子的速度是α粒子的一半；D．质子的能量是α粒子的一半 11. 为使电子的德布罗意假设波长为100埃,应加多大的加速电压： A．11.51?106V； B.0.015 V； C.24.4?105V； D.15.1V 1、简述玻尔模型的主要内容 2、简述微分截面的物理意义 3、什么是正常的塞曼效应和反常效应
原子物理学试题（A 卷） 适用于2000级本科物理教育专业 （2002—2003学年度第一学期） 一、选择题（每小题3分，共30分） 1．在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为： A ．4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:8 2．欲使处于激发态的氢原子发出αH 线，则至少需提供多少能量（eV ）? A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.4 3．已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃，辅线系线系限波长为3519埃，则Li 原子的电离电势为： A ．5.38V B.1.85V C.3.53V D.9.14V 4．试判断原子态：1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是完全存在的？ A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1 C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 1 5．原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为： A ． B μ315； B. 0； C. B μ25； D. B μ2 15- 6．氖原子的电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为： Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３ Ｐ０ . 7．原子发射伦琴射线标识谱的条件是： Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离； Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强。 8．设原子的两个价电子是p 电子和d 电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有： A.4个 ； B.9个 ； C.12个 ； D.15个。 9．发生β+衰变的条件是 A.M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋m e ; B.M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e ; C. M (A,Z)＞M (A,Z －1); D. M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e 10．既参与强相互作用，又参与电磁相互作用和弱相互作用的粒子只有： A.强子; B.重子和规范粒子; C.介子和轻子; D.介子和规范粒子 二、填空题（每题4分，共20分） 1．原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中α粒子的____________________。 2．夫—赫实验的结果表明___________________________________。 3．如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值为___________。 4．8536Kr 样品的原子核数N 0在18年中衰变到原来数目的1/3, 再过18年后幸存的原子核数为_________。
1-7 单能的窄α粒子束垂直地射到质量厚度为2.0mg/cm 2的钽箔上，这时以散射角θ0>20?散射的相对粒子数（散射粒子数与入射数之比） 为4.0×10-3 .试计算：散射角θ=60°角相对应的微分散射截面Ω d d σ 。 要点分析：重点考虑质量厚度与nt 关系。 解： ρm = 2.0mg/cm 2 2102.0->?='?N N d θ A Ta =181 Z Ta =73 θ=60o A N A n ρ = A m N tA n ρ= A m N A nt ρ= 依微分截面公式 2 1642θασsin 1 =Ωd d 知该题重点要求出a 2 /16 由公式 3 4 18020 223418020210 4.32 sin sin 21610 6.0221812.02 sin 16'-?=????=Ω=??θθθπθαd a d nt N dN 3180 2022 214 18020 223 104.32sin 1)4(161065.62sin sin 216106.0221812.0-?=????? ???? ?-???=?????θπθθθπa d a 3 221104.3(-22.13))4(16106.65-?=?-???πa 所以 26 2 102.3316-?=a 27426 4210456.12 60 sin 11033.22 sin 116--?=??==Ωθασd d
1-10 由加速器产生的能量为1.2MeV 、束流为5.0 nA 的质子 束，垂直地射到厚为1.5μm 的金箔上，试求5 min 内被金箔散射到下列角间隔内的质子数。金的密度（ρ=1.888×104 kg/m 3） [1] 59°～61°; [2] θ>θ0=60° [3] θ<θ0=10° 要点分析:解决粒子流强度和入射粒子数的关系. 注意:第三问,因卢瑟福公式不适用于小角(如0o)散射，故可 先计算质子被散射到大角度范围内的粒子数，再用总入射粒子数去减，即为所得。 解：设j 为单位时间内入射的粒子数，I 为粒子流强度，因I = je, j =I /e ,时间T =5min 内单位面积上入射的质子的总数为N 个：e 为电子电量 912 195.0105609.3610 1.60217710IT N jT e --???====?? 再由卢瑟福公式，单位时间内，被一个靶原子沿θ方向，射到d Ω立体角内的质子数为： 2 164 2θ αsi n A d N N d Ω =' 单位时间内，被所有靶原子沿θ方向，射到d Ω立体角内的质子数为 2 sin 162 sin 164242θ αθαΩ =Ω ='d ntN nAt A d N N d 2224 4 4 2sin 16sin 16sin 16sin 2 2 2 a d a d a d dn N nAt jT nt jTnt A πθθθ θ θ ΩΩ=== 式中，n 为单位体积的粒子数，它与密度的关系为： A N A n ρ = 所以，上式可写为
原子物理期末试题 （物理学院本科2004级用，试题共3 页） 姓名学号班级 一、填空题（16分，每空1分）答案按顺序写在答题纸上，未答项目在相应位置留出下划 线。另外注意：题中空格的长度与答案字数的多少无关。 1. 强子可以按照其属于费米子还是玻色子而分为两类，即重子和____。 2. 对于一个微观粒子，其广义动量的不确定范围是?p，广义坐标的不确定范围 是?q。则根据海森堡的不确定原理有关系式：______。 3. 对于2He原子，1s3d能级____（高于、低于）1s4s能级。 4．某双原子分子处于4Φ9/2态，它沿分子轴方向的轨道角动量为____。 5．对于一维简谐振子，由薛定谔方程求得的能量本征解为：_____。 6. Z=40的Zr 原子处于基态时，完整电子组态是_____，原子态是_____，原子 总磁矩μJ =_______μB，在史特恩-盖拉赫实验中将分裂为_______束。 7. 双原子分子的振转谱带位于____区，谱带中____位置处谱线间距最宽。 8. Rutherfold的α粒子散射实验的最重要结论是：____。 9. 与一般形式的薛定谔方程相比，定态薛定谔方程的重要特征是_____。 9. 一种分子的转动能级J=4到J=5的吸收线波长为1.20 cm。则从J=1 到J=0 的跃迁的谱线波长为_______，J=1态的转动角动量为_______。 10. Z=49的In元素与Z=52的Te元素相比，第一电离能较____。
二、 （12分）某种类氢离子的光谱中，各系限波数的最大值是氢原子巴耳末系 系限波数的16倍。根据经典的玻尔原子理论，计算该类氢离子中最大的相邻能级间隔以及最小的电子轨道半径。 三、 （18分）Na 原子的基态为 3S 。首先不考虑精细结构，3P →3S 、3D →3P 跃迁的波长分别为 5893 ?、 8193 ?，主线系的系限波长为2413 ?。求 3S 、3P 、3D 各光谱项的值，以及 3S 态的量子数亏损 ?S 。其次考虑精细结构，求3P 态的精细结构的裂距（用能量或波数表示）。 提示：考虑精细结构后，碱金属原子的能量可表达为： )432 1(**44222-+--=j n n Z Rhc n RhcZ E α 其中 组合常数 Rhc = 13.6 eV ，精细结构常数α = 1/137；Z*是价电子感受到的有效核电荷数。 四、（6分） 已知 Z=10、11、12时的稳定同位素有：20Ne 、21Ne 、22Ne 、23Na 、 24Mg 、25Mg 、26Mg 。写出放射性同位素 24Na 的衰变式。又已知它的半衰期为 15小时。现有真空封装的纯24Na 样品，求经24小时后，样品中的物质组成及它们的摩尔含量比。 五、（6分） 已知 Cd 元素的原子序数为48，K 吸收限能量为 2.68?104 eV 。试 估算该元素的K α X 射线的波长。用高能电子轰击该Cd 靶时，若要观察到L 线系X 射线的出现，电子动能至少为多大？