原子物理 试题

1、学年度第_学期期末考试试卷（C卷）系专业本科级原子物理学课程题号一三总分123456得分阅卷人得分评卷人一.填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。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2.处于2Si/2的基态钾原子，在0.40特斯拉的磁场中，若要诱导电子的自旋变换方向，则 需要外加振荡电磁场的频率为 Hz。处于题给出的四个选项中，只有一项是正确的，请把正确选项的字母填在题后 的括号内。碱金属原子光谱的精细结构是由于下列哪个原因引起的？（A）原子实的极化（B）价电子的轨道贯穿效应（C）电子自旋-轨道相互作用（D）外磁场的影响D5/2原子态的氢原子的轨道角动量

2、的值 ，轨道角动量Lz可取的值是。碱金属原子光谱公式中的有效量子数n *不是整数的主要原因是：。核子的平均结合能E =区/ A是表示原子核 的一个物理量，E越大，则原子核越。从X射线标识谱不显示 的变化，同化学 无关和光子 很大来看，可以知道，它是原子内层电子跃迁产生的。原子的3d次壳层按泡利原理一共可以 个电子。泡利不相容原理可以表示为。据 此，n壳层能容纳的最多电子数为 ，l支壳层能容纳的最多电子数 为。Q 232广力 寸）ayL-f. P -Jr-p; 208 Pb90 经次 衰变，次 我变才 变成82；在上述 系列变化过程中共损失了 个中子。得分 评卷人二.单项选择题：本大题共6小题；

3、每小题3分，共18分。在每小9 zq 4：r| 64Cu 64Ni r 64Z乃白如店基仆旦斗 64 94934u 63 94755u 63 94873u2 *已夭口： 29， 28 及30日的页里刀力别为：.,.,.,则2 60。时，无论入射光子能量多大，散射光子总不能再产生正负电子偶，试证明之。6.动能为1.0MeV的窄质子束垂直地射在质量厚度为1.5mg/cm2的金箔上，计数器记录以 60角散射的质子，计数器圆形输入孔的面积为1.5cm2，离金箔散射区的距离为10cm, 输入孔对着且垂直于射到它上面的质子，试问：散射到计数器输入孔的质子数与入射到 金箔的质子数之比为多少？（质量厚度定义为

4、Pm = pt，其中P为质量密度，为靶厚； 已知金原子的原子序数为Z=79；原子量为A=197）。学年度第_学期期末考试试卷（D卷）得分评卷人系专业本科级原子物理学课程题号一三总分123456得分阅卷人一.填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。在认识原子结构，建立原子的核式模型的进程中，实验起了 重大作用。夫兰克-赫兹实验中用 碰撞原子，测定了使原子激发的“激发电势”从而证实了原子内部能量是。线状光谱是所发的，带状光谱是所发的。碱金属原子光谱的精细结构是由于电子的和 相互作用，导致碱金属原子能级出现双层分裂（s项除外）而引起的。 a衰变的一般方程式为：於%。放射性核素能发生a衰变的必要

5、条件为。 原子中量子数心，气相同的最大电子数是； n相同的最大电子数是； n相同的最大电子数是。X射线管发射的谱线由和 两部分构成，它们产生的机制分别是：和。二次电离的锂离子Li +的第一玻尔半径，电离电势，第一激发电势和赖曼系第一条谱线 波长分别为：，和。 泡利为解释P衰变中P粒子的 谱而提出了 假说，能谱的最大值对应于 的动量为零。得分 评卷人二.单项选择题：本大题共6小题；每小题3分，共18分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的，请把正确选项的字母填在题后 的括号内。两个电子的轨道角动量量子数分别为：L= 3 , 12 = 2，则其总轨道角动量量子数可取 数值为下列哪一个？(A)

6、 0,1,2,3(B)0,1,2,3,4, 5(C) 1,2,3,4,5(D)2,3,4,5()静止的畿Rb发生a衰变后，a粒子和子核动量大小之比为多少？(A) 111： 2(B) 3： 111(C) 2： 111(D) 1： 1在原子物理和量子力学中，描述电子运动状态的量子数是：%m，由此判定下列状态中哪个状态是存在的?(A) (1, 0, 0, -1/2)(B) (3, 1, 2, 1/2)(C) (1, 1, 0, 1/2)(D) (3, 4, 1, -1/2)()4.在核反应*加,2)1；。中，反应能Q = T5.66eV ,为使反应得以进行，入射粒子的动能至少为多少？(A) 15.9

7、9MeV(B) 16.64MeV(C) 18.88MeV(D)克服库仑势，进入靶核()5.钾原子的第十九个电子不是填在3d壳层，而是填在4s壳层，下面哪项是其原因?(A)为了不违反泡利不相容原理；(B)为了使原子处于最低能量状态；(C)因为两状态光谱项之间满足关系T(4s) v T(3d)；(D)定性地说，3d状态有轨道贯穿和极化效应，而4s状态没有轨道贯穿和极化效应。()基态原子态为3D2的中性原子束，按史特恩-盖拉赫方法，通过不均匀横向磁场后分裂成 多少束？(A) 2；(B) 3；(C) 5；(D) 7。()得分 评卷人三.计算题：本大题共6小题；共55分。答案请写在答题纸上。 试计算氢原

8、子的=】，2,3三个能级的能量(用eV为单位)。并按比例作出相应的能级 图。假设使氢原子激发到n=3的能态上，标出受激氢原子向较低能级跃迁时可能发出的 谱线，并注明各是属于哪个线系的，且计算其中波长最短的一条谱线的波长。Na原子基态3S。已知其共振线波长为5893 ，漫线系第一条的波长为8193 A，基线 系第一条的波长为18459 A，主线系的系限波长为2413 A，试求3S,3F,3D,4F各谱项 的项值。6BZ在史特恩-盖拉赫实验中，不均匀横向磁场梯度为8Z，磁极的纵向范围d = 10cm， 磁极中心到屏的距离D = 30cm，使用的原子束是处于基态4F3/2的钒原子，原子的动 能Ek

9、= 5QMeV，试求束上线束边缘成分之间的距离。已知铅的K吸收限为。.。141刀，K线系各谱线的波长分别为：0.0167m（孔）； 0.0146m（K） ； 0.0142m（%）现请：（1）根据这些数据绘出有关铅的X射线能级简图；（2）计算激发L线系所需的最小能量与线的波长。试求核反应；N（ p）170的反应能及其阈能。有关同位素的质量如下：1H : 1.007825 ； ；He : 4.002603 ； 170 : 16.999133；号N : 14.003074。6.假定金核半径为7.fm，试问：入射质子需要多少能量，才能在对头碰撞时刚好到 达金核的表面（已知金原子的原子序数为Z=79）

10、?若金核改为铝核，使质子在对头碰撞时 刚好到达铝核的表面，那么，入射质子的能量应为多少？设铝核半径为4.0fm。学年度第_学期期末考试试卷（A卷）系专业本科级原子物理学课程题号一三总分123456得分阅卷人得分评卷人一.填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。1.处于基态42S1/2的钾原子在B=0.500T的弱磁场中，可分裂为 个能级，相邻能级间隔为 （三位有效数字）。 原子有效磁矩与原子总磁矩的关系是。泡利不相容原理可表述为：它只对 子适用，而对， 子不适用。氦原子的激发态常常是其中的一个电子被激发，另一个电子仍留在1s态，这种 情况下，电偶极跃迁的选择定则可简化为也=，M =。 锂

11、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)。 同核双原子分子一般 分子，异核双原子分子一般 分子。无反冲的丫射线共振吸收是首先发现的，所以称为 效应。氯化钠组成立方晶体，钠和氯离子沿x,j,z三个轴交错占据位置，已知钠和氯的 原子量分别为22.99和35.46,氯化钠的密度为2.2 乂 103kg. m-3,则相邻离子的间隔为：为。9.完成下列核反应：7 Li + pT 7 Be + ()37Cl+2H T()+21 n1710 z235 U + 1nT141Ba + 92Kr + (27 Al + 4HeT 30P + ()132156 Li + p

12、 T 4 He + ()55 Fe+ 0e T ()+v26-1本大题共6小题；每小题3分，共18分。在每小只有一项是正确的，请把正确选项的字母填在题后5636二.单项选择题： 题给出的四个选项中， 的括号内。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: 轨道角动量空间取向量子化；自旋角动量空间取向量子化；轨道和自旋角动量空间取向量子化；角动量空间取向量子化不成立。得分920评卷人A.B.C.D.2 在 A X T A - 4 Y + 4 He j ZZ - 22A 、A. Ed a （口）；Ac. E 决兀）；衰变过程中，衰变能Ed与a粒子动能Ea的关系是

13、:A - 4、B. Ed = Ea( 丁 )；Z 一 2.D. Ed = Ea(W)。用波数为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。之外，还有0 土 .的新波数出现，其中 .与： 0011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。利用莫塞莱定律，试求波长0.1935nm的 Ka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)。我们说可以用描写碱金属原子中价电子的量子数n,1,j来描写伦琴线光谱对应的状态，确

14、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。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Z2成正比；D.与Z2成反比。得分 评卷人三计算题：本大题共6小题；共55分。答案请写在答题纸上。用能量为12.5eV的电子去激发基态氢原子，问受激发的氢原子向低能级跃迁时，会出 现哪些波长的光谱线？已知下列核素处于基态时的静质量为：11 H :仰07825 ； 2He : 4.002603, ； 7Li ： 7.016004 ； Jn : LOO8665。（1）求2He, 7Li的结合能；

15、（2）求核反应7Li+1H-24He+4He的反应能Q。已知反应中各核都处于基态（1“ = 931.5心叩/c 2）钾原子的价电子从第一激发态向基态跃迁时，产生两条精细结构谱线，其波长分别 *766.4nm（42 P 42 S ） 769.9nm（42 P 42 S ）为3/21/2和1/21/2。现将该原子置于磁场B中（设为弱场），使与此两精细结构谱线有关的能级进一步分裂。试计算各能级分裂大小，并绘出 分裂后的能级图。在康普顿散射中，若入射光子的能量等于电子的静止能，试求散射光子的最小能量 及电子的最大动量。动能为5.00MeV的a粒子被金核以90。散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多 大？

16、若金箔厚LHm，则入射a粒子束以大于90。散射（称为背散射）的粒子数是全部入 射粒子的百分之几？（已知：金原子的原子序数为 Z = 79;原子量为A = 197 ；密度为 P = 1.89 x 107 g / m 3）在考古工作中，可以从古生物遗骸中14C的含量推算古生物到现在的时间t。设P是 古生物遗骸中14C和12C存量之比，P 0是空气中14C和12C的存量之比。试证明：t = T ln（P0/P）ln2，式中t为14C的半衰期。学年度第_学期期末考试试卷（B卷）得分评卷人系专业本科级原子物理学课程题号一三总分123456得分阅卷人一.填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。1.1

17、911年卢瑟福根据 粒子在原子内的 散射现象，而提出了原子的结构模型。2.2D在磁感应强度为B的强磁场中，分裂为 层，原子与磁场相互作用附加能 分别为 。在弱磁场中，它将分裂为 层。 钙原子（Z=20）基态时最外层的电子组态为，基态原子态为。它 的能级分成两套，即重态和重态。正电子与电子相遇可形成一种类氢结构的“电子偶素”。其结合能等于 eV。某二价原子的两个价电子处于2s3d组态，按jj耦合法，可构成的原子态个数为 个，其总角动量量子数J的值分别为。某原子n=1壳层，n=2壳层和3s次壳层都填满，3p次壳层只缺一个电子，则该原子的原子序数Z=，基态光谱项为，这是原子。 放射性核素的三种衰变类

18、型 ，和。 裂变条件是。9 .原子处于2D 3/2状态，它的磁矩为；磁矩的投影二的可能值 为， ， ， 。得分 评卷人二.单项选择题：本大题共6小题；每小题3分，共18分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的，请把正确选项的字母填在题后 的括号内。形成超精细结构，是电子自旋与轨道运动相互作用的结果。仅是由于电子自旋磁矩与原子核相互作用的结果。是价电子运动轨道在原子实中贯穿的结果。是电子磁矩（包括自旋与轨道）与核磁矩之间作用及核四极矩与电子电场梯度 之间相互作用的结果。按照壳层结构理论，电子在填充主量子数为n的壳层时，如果有过渡元素，则 这些过渡元素是由于填充下列哪一支壳层所形成：A. nd；B, （n-1）d；C, （n-2）d；D, （n-2）f。电偶极辐射跃迁的普适选择定则中首先要满足： 偶性态（匕=偶）。奇性态（匕=奇）,这是由于：iiA.角动量守恒的要求；B.泡利不相容原理的限制；C.宇称守恒的要求；D.能量最低原理的限制。某原子处于4D3/2态，则其L-S的可能值为下列哪一个？(A) 3於(B) 5h2