原子物理-1-4套试题

1、_宝鸡文理学院试题课程名称原子物理适用时间2007 年 6 月试卷类别一适用专业物理学（每题 10 分， 10×10 100 分）一原子原来静止，当它从高能级Ei 跃迁到低能级E f 时，放出一个光子。试求不计反冲和计反冲时的光波长。钾原子共振线波长为7665，主线系系限波长为2858，已知其基态为4s 。试求 s， p 谱项的量子数修正项S ，P 各为多少？一原子的激发态发射波长为6000的光谱线， 测得波长的精度为10 9 ，试问该原子态的寿命为多长？4分别写出质子轰击37Li 产生 4He ，粒子轰击 9 Be 产生 12C 的核反应方程式。5设计一个用光谱学方法测定电子荷质比

2、的简单实验方法。6氦原子从 11，计算：D 2P66781 跃迁的光谱波长为（ 1）在磁场中发生的塞曼效应（用洛伦兹单位）（ 2）画出塞曼能级跃迁图，标出线，线。7确定 C， O 原子的基态。8名词解释：x 射线韧致谱，顺磁共振9由玻尔的两条基本假设，角动量量子化条件，推导出类氢原子的能量，轨道半径表达式，广义巴尔末公式及里德伯常数的表达式。10 计算 2 H2H3 He01n 的核反应能，已知 2 H 与 3 He 的比结合能分别等于1.1Mev与 2.57Mev ，问这是吸能反应还是放能反应？精品资料_原子物理参考答案与评分标准课程名称原子物理适用时间三年级第一学期试卷类别（一）适用专业物

3、理学1，解 （ 1）不计反冲时，Ei E fh 0chc0Ei（5 分）E f（ 2 ）有反冲时，能量、动量守恒。EiE f h 0k ;h2mk ; cch（ 5分）m2c22m(EiE f )mc2,解 : 共振线对应4s 与 4p 态间的跃迁，主线系系限波长对应基态与n 的态的跃迁，RR1R1(4s)2；（2 分）；（2 分）(4p)2(4s)2sR4 ，解之得； s2,2,3（3 分）pR4， p1.76 （3分）3，解 : E hhcEhcE（1） （2 分），2；hcE2（测不准关系）（ 2）（ 2分）4（ 3 ）（2 分）c600010 102109s（ 4分）4310810 9

4、4c精品资料_4，解 :37 Li11H24He24 HeQ（ 5 分）49 Be24 He126C01n（ 5 分）5，解 : 可采用正常塞曼效应的实验方案，这时，eB(M 2 g2M 1 g1)；（4分）4mce14 c分）分）（ 2m2 B只要用实验精确测定了, , B ，则可用来测定6，解 : 1D2 ， L2, S0, J2g1s=0 ， g1g2 1M1, 011eB；2； （ 24 mce （2 分）m（5 分）原子物理参考答案与评分标准课程名称原子物理适用时间三年级第一学期试卷类别（一）适用专业物理学1 P ,L 1,S 0,J1g1(M 2 g2eB( 1,0,1)L1M 1

5、g1 )4 mc（5 分）7，解 : C ( z6) ， 1S2 2S2 2P2l1 l21 S1S21mS1mS21 ， M s1，22S 1 ，ml11,ml 2 0 ，M Lml1，L 1少于半满， JLS 0 ，基态 3P0（5 分）O, (z=8), 1S2 2S2 2P4S1 .ml11,ml20,ml31 ,ml 41, ML1,L 1,多于半满， J L S2，基态3P2 （5 分）8，答：即x 射线的连续谱，与靶材料属性无关，它是高速电子打到靶材料上因负加速度而产生的电磁辐射，其短波长与电子的加速电压有关，V大， min小；（5分）对于顺磁物质Eg 0B H ，当 hg c

6、B H 时，场量子强度骤减，即顺磁质吸收了场量子能量。（ 5 分）9，解: Lmvrn h，EmEn ， mv2ze2，（ 4 分） r， V0，2hr4 0 r精品资料_E T Vze240 n2h222 me4 z22 ，（2 分）4， r422 ，（ 2 分） En(422h0 2rmze)nEm En2 2 me4 z21 1)2 2 me4 z2R(11hc(42ch3 (2m2， R23，n2m2) （2 分）0 )n(40 ) ch10 解：核反应能可用反应后系统的总结合能与反应前的总结合能之差来表示Q2.5731.1143.31MeV（5 分）因为 Q0所以，这是放能核反应（

7、5 分）原子物理试题课程名称原子物理适用时间三年级第一学期试卷类别（二）适用专业物理学（每题 10 分， 10×10 100 分）1 已知 Li 原子光谱主线系最长波长=6707，辅线系系限波长=3519。求 Li 原子第一激发电势和电离电势。2 如果把一个Li 原子看成一个类氢原子，求其2s 电子的电离能，并简要解释它与实验值5.039eV 的偏差的原因。 （R= 1.097107 m 1 ）3 在两个价电子原子中，sd 组态和 pp 组态间能否跃迁？为什么？4 有两种原子， 在基态时其电子壳层是这样填充的：（ 1 ）n=1,n=2 壳层和 3s 支壳层都填满，3p 支壳层半满；（

8、2 ） n=1,n=2,n=3壳层及 4s 、 4p 、 4d 支壳层都填满。试问这两种中性原精品资料_子中分别有多少个电子？5 分别写出质子轰击37Li 、粒子轰击 9Be 的核反应方程式。 （它们的产物中分别含有4 He与12C ）6 设计一个用光谱学方法测定电子荷质比的实验。7 某一条谱线（3130）在磁场（ B）中发出塞曼分裂。试问：从垂直磁场方向观察，SP原谱线分裂为几条？相邻两谱线的波数差等于多少？是否属于正常塞曼效应？并画出相应的能级跃迁图。8 确定 N、 O 原子的基态。9 解释：（ 1 ） X 射线的标识谱（ 2 ）康普顿效应10 对于 Ls 藕合的 3p4d 组态，写出所有

9、的原子态，指出可能的跃迁。11 计算 2 H2H3He01n 的核反应能，已知2 H 与 3 He 的比结合能分别等于1.1MeV 。问这是吸能反应还是放能反应。12 由玻尔的两条基本假设，角动量量子化条件，推导出氢原子的轨道半径，能量表达式，广义巴尔末公式及里德伯常数的表达式。要求：（ 1） 1-7 题必答；（ 2） 8-12 中任选 3 个题解答。精品资料_原子物理参考答案与评分标准课程名称原子物理适用时间三年级第一学期试卷类别（二）适用专业物理学1 解：主线系最长波长即电子从第一激发态向基态跃迁产生的hh c6.626 10 343 1081.85eV第一激发电势为 1.85V （ 4

10、分）670610 10辅线系系限波长是从无限远处向第一激发态跃迁而产生的hh c6.62610 3431083.53eV （ 4分）351910 10此说明 Li 从第一激发态电离电势为3.53V故基态锂原子的电离电势为1.85+3.53=5.38V（2 分）2 解：当把 Li 原子看成类氢原子，2s 电子的电离能为Eh hchcR16.6310 3431081.0971073.4eV （ 5 分）224它小于实验值的原因是Li 原子实的极化与轨道贯穿。 （ 5分）3 解： sd 组态l2 ，pp 组态l2，均为偶宇称性，跃迁只能发生在偶宇称奇宇称，故不能产生跃迁。 （ 10 分）4 解：由泡

11、利不相容原理及原子中的电子填充的规律知道，每个壳层上最多能容纳的电子数为2n2 ，每个支壳层上能容纳的最多电子数为2(2l1)（2 分）(1)2122222(2 01)2(211)15（4 分）2(2)2122222 322(201)2(21 1)2(22 1) 46 （4分）精品资料_5 解： 11H 37Li24 He 24 He ，（5 分） 49Be24He126C 01n （ 5 分）6 答 ： 可 采 用 正常 塞 曼 效 应 的实 验 方 案 ， 这时 s0 ， g1g21 ， M0, 1，M1 g1 ) eB11eB(M 2 g2，（4 分），2，4 mc4 mce4 c分）在

12、实验中只要精确测定了，em，（ 4， B ，则可测定2 BeBm7 解：(M 2 g2M 1g1)(M 2 g2 M 1g1)4 mc （ 2 分）（2 分）对 3S1 ， L 0 , g22, 对3P，L 1,S 1,J0 ， g1 不定(2,0, 2) L ，（4 分）原子物理参考答案与评分标准课程名称原子物理适用时间三年级第一学期试卷类别（二）适用专业物理学不属于正常塞曼效应，相应的能级跃迁图如图所示，沿垂直磁场方向可看到3 条谱线3S13P0（4 分）8 解： N： 1s2 2s2 2 p3 ， l1 l2l31 ， s1s2 s31 ， msmsms3121223 ， s3 ， 2s

13、 1 4 ， mlms1， ml20 ， ml31 ，m 0 ，i221liL 0，按 Hund定则 JLs3所以基态为 :4S3（5 分）22O: 1s2 2s2 2 p 4 同理 ms1,m 1 , s 1, 2s 1 3 , ml4 1,m 142sliiL 1 , J L s 2基态 3P2 （5 分）精品资料_9 答 : (1) 它是一种分立谱，波长很短，与靶原子属性有关，它是靶原子内层电子的跃迁而产生的，因而是靶原子的一种标识。 （5 分）（ 2）短波长的电磁辐射（ x, r），被物质散射后，在散射光中，除了波长不变的成分外，还有波长增大的成分，可认为是光子与散射物中的自由电子发生

14、了碰撞，由动量守恒，能量守恒可计算出h (1 cos ) ，并与实验结果一致，它是光的粒子性m0c的有力证据。（ 5 分）10 解：（ 1 ） l11， l22 ， s11， s21， L3,2,1 ， s0,1 ，原子态：1F3 ，3F4,3,2221D2，3 D3,2,1， 1P1，3P （5 分）2,1,0（ 2 ）电子组态无变化，不产生电偶极跃迁（5 分）11 解：核反应能可用反应后系统的总结合能与反应前的总结合能之差来表示Q2.5731.1143.31MeV（5 分）原子物理参考答案与评分标准课程名称原子物理适用时间三年级第一学期试卷类别（二）适用专业物理学因为 Q0所以，这是放能核

15、反应（5 分）hEmhEnm 24ze212 解：L m r n 2r0 r 2 (ZH1)r， V 0E T V1 m 2ze24ze2（4 分）240 r0 r4 0L240 n2 h2分）r4（ 2me2 z2me2 z代入E中得22me4z2E222 （ 2分）(40n h )精品资料_EmEn224 211me zhc(40 )22( 2m2 )chn224 211当 Rme z（即理论值）R()（2分）(422n2m20 ) ch原子物理试题课程名称原子物理适用时间三年级第一学期精品资料_试卷类别（三）适用专业物理学一填空：（30 分）1玻尔的第一轨道半径 a 0=（）2粒子大角散

16、射实验证实，原子中有一个带正电荷的（）3实物粒子与光子一样，满足（1）E= （ ）；（2）P=（）4原子的 4P 支壳层最多可填充（）个电子；5原子核的基本成分是（）与（）；核力是通过交换（）而实现的；6 衰变的三种形式为 ( ),( ),以及（ ）；2351139951（223He1（）；7 92U0 n54 Xe38 Sr2 0 n）； 1H1 H2n012 H13H24H e （ ）（）；二 画出 S G 实验的装置图，如果采用基态Cd（ 1S0 ），基态 K （ 2S1）的原子为样品，它2们分别分裂为几束？（6 分）三 画出 Na 原子的精细结构能级图（n 4 ），并标出可能的跃迁。

17、（ 6 分）四 名词解释：（ 10 分）康普顿效应顺磁共振五 证明：氢原子稳定的轨道上（圆或椭圆） 正好能容纳下整数个电子的德布罗意波长。（10分）六 确定碳（ z 6 ） ,氧（ z=8 ）原子的基态。 （6 分）精品资料_七 铍原子的基态的电子组态是2S2S 。（ 1）如果其中一个电子被激发到3P 态，按 LS 耦合，可形成哪些原子态？当退激时，可产生几条光谱线？画出能级跃迁图。（ 2 ）如果其中一个电子被激发到2P 态呢？（ 6 分）八 画出 3 S13P0 塞曼效应能级跃迁图，并标出，线。（6 分）九 由玻尔的两条基本假设与角动量量子化条件，推导出类氢原子的轨道半径，能量，广义巴尔末公

18、式与里德伯常数。（10 分）十 一原子的激发态发射波长为6000的光谱线，测得波长的精度为10 7 ，试问该原子态的寿命为多长？（10 分原子物理参考答案与评分标准课程名称原子物理适用时间三年级第一学期试卷类别（三）适用专业物理学一（30 分）（各 2 分） 10.529或 0.529 ×10 10m2 原子核3 Ehhh465p( 质子 ) n （中子）介子Pp6K 俘获7QQ01nQ二分别分裂情况： 1S0 不分裂（ 3分）2S1 分裂为两束（3 分）2三图略（ 6分）四康普顿效应：短波长电磁辐射被物质散射后，在散射光中，除了波长不变的成分外，还有波长增长的成分，可认为是光子与散

19、射物中的自由电子发生了碰撞，由动量守恒， 能量守精品资料_恒可得h(1cos) ，并与实验结果一致。它是光的粒子性的有力证据。（ 5 分）m0c顺磁共振：位于磁场中心顺磁性物质，两邻近能级间隔为g 0 HB 。当迭加一个与稳定磁场垂直的交变磁场（场量子为h ）且满足 hg0 HB 时，探测器显示场量子强度骤减，即顺磁性物质吸收了场量子的能量。这叫顺磁共振。（5 分）五证明：P d qnh( n 1, 2 , 3.pmvr（ 2 分）对圆轨道：对椭圆轨道：p d2 mvrnhs2rn hn （ 4 分）mvp dn hpr drnr hp dpr drnrnhnh.mr2.m.2. 2dsnhm

20、r drdrr 2dt hdsnsn （ 4分）所以：六C（ z=6 ）1s2 2s22 p2l1 l 2 1 , S1 S21,S=0,1ml1 1 , ml2 02M Lml 1,L=1.取 S=1 ， J=L-S=0 .3P0 (基态 ) （3 分）O（ z=8 ）Sp33ms41,22原子物理参考答案与评分标准课程名称原子物理适用时间三年级第一学期试卷类别（三）适用专业物理学1s2 2s2 2 p4S=1,ml1 1, ml2 0, ml 31 ,ml41M Lml1L=1J=L+S=2基态： 3 P2（ 3分）七，图略（ 6分）八 （5 分）图略九 Lm rhEmEn（ 2分）nh2

21、精品资料_m 2ze22 (ZH1)r40rr， V 0E T V1 m 2ze2ze2（2 分）24 0r4 0 r40L240 n2 h2r4（2 分）me2 z2 me2 z代入 E中得E22 me4 z2（2 分）(40 )2 n2h2242EmEn2me z11hc(422(2m2 )0 )chn242当 R2 me zR(11)（2分）2 （即理论值）(42chn220 )mhc所以EhcE十 因为 E h2（1）（ 4 分）hchE （2）（ 2 分）4（ 3）（2 分）4 c所以21 09 s（ 2 分）4 c原子物理试题课程名称原子物理适用时间三年级第一学期试卷类别（四）适用

22、专业物理学一 填空：（20 分）精品资料_1普朗克常量 h=()2氢原子的第一玻尔轨道半径a0 =()3核半径 R= （）4影响碱金属原子能量的两个独特的机制是（）与（）5原子中的 4p支壳层最多可填充（）个电子6 衰变中产生的一种粒子，与电场及磁场不会发生任何作用，这种粒子叫做（）723592U01 n13954 Xe3895Sr2 01 n()812H13H24 He +()+()二 试列举原子物理学与核物理学中占有重要地位的5 个实验。（ 10 分）三 设计一个不同于汤姆逊的，简单而独特的光谱学实验，这个实验可用来测定电子的荷质比的精确值。（ 10 分）四 名词解释：（ 10 分）X 射

23、线的标识谱康普顿效应核反应能兰姆位移顺磁共振五 确定碳，氧的基态。 （ 10 分）六 He 原子的两个电子处在 2p3d 组态，请安 LS 耦合，给出可能产生的原子态。（ 10 分）七 对 Li 的 2 2P1 , 322S1在弱磁场中的塞曼效应进行讨论，并画出相应的有关能级及跃迁2 22图，并进一步标出，线。（10 分）精品资料_八 证明：原子的满支壳层，满壳层的PS ， PL ， PJ 都为零。（10 分）九 由玻尔的两条基本假设及角动量量子化条件，推导出类氢原子的轨道半径表达式，能量表达式以及里德伯常数的理论表达式，广义巴尔末公式。（10 分）原子物理参考答案与评分标准课程名称原子物理适

24、用时间三年级第一学期试卷类别（四）适用专业物理学一 （20分）（各 2 分）110 14 m 到 10 15 m1. h=6.626 ×10 -34 J·S2. 0.5293. r03 ,4.原子实极化轨道贯穿5. 66. 中微子，e Q8. 01n Q二（ 10 分）（各 2 分）例如，粒子散射实验F-H 实验S-G 实验compton 实验吴建雄的60Co 衰变实验塞曼效应实验等三可采用正常塞曼效应的实验方案。这时s=0 ， g1g21， M1（2 分）精品资料_eB11eB(M 2 g2，M1 g1 )，（2 分），24（2 分）4 mcmce4 c ，（ 2 分）即

25、在此实验中， 只要精确测定了，B。则可得到 e 。（2 分）m2 Bm四1 分立谱，波长很短，位于的量级，与靶材料的原子属性有关，它是靶材料的一种标识，是靶原子内壳层电子的跃迁而产生的。（2 分）2 短波长电磁辐射被物质散射后，在散射光中，除了波长不变的成分外，还有波长增长的成分，可认为是光子与散射物中的自由电子发生了碰撞，由动量守恒，能量守恒可得h(1cos ) ，并与实验结果一致。它是光的粒子性的有力证据。（2 分）m0c3核反应后系统的总结合能与反应前系统的总结合能之差。（2 分）4 氢原子中 2 2S1 比 2 2 P1 （理论值）升高的部分，来源于真空极化，是对量子电动力22学的有力实验证据。 （ 2 分）5当 hg0 HB 时，顺磁质从电磁波吸收了能量。（2 分）五 1C （ z=6 ）1s22s22 p2l1l 21,S1S21,S=0,1ml1 1 , ml2 02M Lml1 ,L=1.取 S=1 ， J=L