原子物理学作业习题

本文格式为Word版，下载可任意编辑——原子物理学作业习题原子物理学习题第一章原子的核式结构

1．选择题：

(1)原子半径的数量级是：

A．10－10cm;B.10-8mC.10-10mD.10-13m(2)原子核式结构模型的提出是根据?粒子散射试验中A.绝大多数?粒子散射角接近180?B.?粒子只偏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）进行卢瑟福理论试验验证时发现小角散射与试验不符这说明：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)用一致能量的?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.问用质子束所得结果是用?粒子束所得结果的几倍？

A.1/4B.1/2C.1D.2

(5)动能EK=40keV的?粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为（m）：

A.5.9?10?10B.3.0?10?12C.5.9?10-12D.5.9?10-14

(6)假使用一致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.2B.1/2C.1D.4

1

(7)在金箔引起的?粒子散射试验中,每10000个对准金箔的?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?粒子会有多少？

A.16B..8C.4D.2

(8）在同一?粒子源和散射靶的条件下观测到?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．4:1B.2:2C.1:4D.1:8

（9）在?粒子散射试验中,若把?粒子换成质子,要想得到?粒子一致的角分布,在散射物不变条件下则必需使：

A.质子的速度与?粒子的一致；B．质子的能量与?粒子的一致；C．质子的速度是?粒子的一半；D．质子的能量是?粒子的一半2．简答题：

（1）简述卢瑟福原子有核模型的要点.

（2）简述?粒子散射试验.?粒子大角散射的结果说明白什么？（3）什么是微分散射截面？简述其物理意义.

（4）α粒子在散射角很小时,发现卢瑟福公式与试验有显著偏离,这是什么原因?

（5）为什么说试验证明白卢瑟福公式的正确性,就是证明白原子的核式结构?

（6）用较重的带负电的粒子代替α粒子作散射试验会产生什么结果?中性粒子代替α粒子作同样的试验是否可行?为什么?

（7）在散射物质比较厚时,能否应用卢瑟福公式?为什么?（8）普朗光量子假说的基本内容是什么?与经典物理有何矛盾?

2

（9）为什么说爱因斯坦的光量子假设是普朗克的能量子假设的发展.（10）何谓绝对黑体?下述各物体是否是绝对黑体?(a)不辐射可见光的物体;(b)不辐射任何光线的物体;

(c)不能反射可见光的物体;(d)不能反射任何光线的物体;(e)开有小孔空腔.3．计算题：

（1）当一束能量为4.8Mev的?粒子垂直入射到厚度为4.0×10-5cm的金箔上时探测器沿20°方向上每秒记录到2.0×104个?粒子试求：①仅改变探测器安置方位,沿60°方向每秒可记录到多少个?粒子？②若?粒子能量减少一半,则沿20°方向每秒可测得多少个?粒子？③?粒子能量仍为4.8MeV,而将金箔换成厚度的铝箔,则沿20°方向每秒可记录到多少个?粒子?(ρ金＝19.3g/cm3ρ铅＝27g/cm3；A金＝179,A铝＝27,Z金＝79Z铝＝13)

(2)试证明:α粒子散射中α粒子与原子核对心碰撞时两者之间的最小距离是散射角为900时相对应的瞄准距离的两倍.

(3)10Mev的质子射到铜箔片上,已知铜的Z=29,试求质子散射角为900时的瞄准距离b和最接近于核的距离rm.

（4）动能为5.0MeV的?粒子被金核散射，试问当瞄准距离分别为1fm和10fm时，散射角各为多大？

（5）假设金核半径为7.0fm，试问：入设质子需要多大能量，才能在对头碰撞时刚好到达金核表面？

（6）在?粒子散射试验中，假使用银箔代替金箔，二者厚度一致，那

3

么在同样的偏转方向，同样的角度间隔内，散射的?粒子数将减小为原来的几分之几？银的密度为10.6公斤／分米3，原子量为108；金的密度为19.3公斤／分米3,原子量197。

（7）能量为3.5MeV的细?粒子束，射到单位面积质量为1.05×10kg／m的银箔上，如题图所示。?粒子与银箔表面成60o角，在离?入射线成?＝20o的方向上，离银箔散射区距离L＝0。12米处放一窗口面积为6.0×10-5m2的计数器。测得散射进此窗口的?粒子是全部入射?粒子的百分之29，若已知银原子量为107.9，试求银的核电核数Z。

2002

-2

窗口

?600

L

计数器

银箔

其次章玻尔氢原子理论

1.选择题:

(1)若氢原子被激发到主量子数为n的能级,当产生能级跃迁时可能发生的所有谱线总条数应为：

A．n-1B.n(n-1)/2C.n(n+1)/2D.n(2)氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为：

4

A.R/4和R/9B.R和R/4C.4/R和9/RD.1/R和4/R(3)氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为：A．3Rhc/4B.RhcC.3Rhc/4eD.Rhc/e(4)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

(5)由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径a0的数值是：

A.5.29?10?10mB.0.529×10-10mC.5.29×10-12mD.529×10-12m(6)根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则：

A.可能出现10条谱线，分别属四个线系B.可能出现9条谱线，分别属3个线系

C.可能出现11条谱线，分别属5个线系D.可能出现1条谱线，属赖曼系

(7)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）?A.13.6B.12.09C.10.2D.3.4

(8)氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,依照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条线？

A.1B.6C.4D.3

(9)氢原子光谱由莱曼、巴耳末、帕邢、布喇开系…组成.为获得红外波段原子发射光谱,则轰击基态氢原子的最小动能为:

A.0.66eVB.12.09eVC.10.2eVD.12.57eV

(10)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）；

5

（14）试计算赖曼系、巴尔末系和帕邢系的波长范围（即求出每个线系的最短波长和最长波长的值），确定它们所属的光谱区域。

（15）氢原子的以下谱线各属哪个线系：970?,4341?,与9546?？它们各相应于什么跃迁？

（16）当氢原子放出光子时，由于光子具有能量，而使氢原子受到反冲。证明，此时光波波长变化为：

???h??h(1?)?(??????/)2Mc?2Mc（17）试问二次电离的锂离子Li++,从其第一激发态向基态跃迁时发出的光子，是否有可能使处于基态的一次电离的氦离子He+的电子电离掉？

（18）试确定氢原子放射波长为12818?的谱线时，氢原子电子角动量的变化。已知给定的谱线属于帕邢系。RH=1.0967758*107米-1（19）在受到单能量电子照射时，原子态氢发射出波长为0.122m的光子。试求电子的能量，并确定原子受到电子撞击后，跃迁到哪一个激发态？

（20）某类氢原子，它的帕邢系第三条谱线和氢原子的赖曼系第一条谱线的频率几乎一样，问该原子是何元素？

（21）试计算氢原子n=3的各电子轨道的偏心率和长、短半轴的值。（22）计算208Pb(Z=82)原子第一玻尔轨道的半径和能量，以及在第一赖曼跃迁（从n2=2?n1=1)中所产生的光子的能量是多少？

第三章量子力学初步

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1．选择题：

（1）为了证明德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射试验从而证明白：

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(2)德布罗意假设可归结为以下关系式：

???C.E=h?，p=;D.E=??，p=

??A.E=h?，p=;B.E=??，P=??;

h(3)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.24.4V；C.24.4?105V；D.15.1V(4）基于德布罗意假设得出的公式??12.26?的适用条件是：

VA.自由电子，非相对论近似；B.一切实物粒子，非相对论近似；C.被电场束缚的电子，相对论结果；D.带电的任何粒子，非相对论近似

(5）假使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）：

A．10-34；B.10-27；C.10-24；D.10-30

(6）将一质子束缚在10-13cm的线度内,则估计其动能的量级为：A.eV;B.MeV;C.GeV,D.10-20J

(7)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.不考虑电子自旋,对氢原子当有确定主量子数n时,对应的状态数是：

A．2n;B.2n+1;C.n2;D.2n2

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(8)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.不考虑电子自旋,对氢原子当nl确定后,对应的状态数为：

A.n2;B.2n;C.l;D.2l+1

(9)按原子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑电子自旋,对氢原子当nl确定后,对应的状态数为：

A.2(2l+1);B.2l+1;C.n;D.n2

(10)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑自旋对氢原子的贡献，当nlm确定后对应的状态数为：

A.1;B.2;C.2l+1;D.n3．简答题

（1）波恩对波函数作出什么样的解释？（2）请回复测不准关系的主要内容和物理实质.

（3）为什么说德布罗意是量子力学的创始人？贡献如何？（4）何谓定态？定态波函数具有何种形式？

（5）波函数满足标准条件是什么？写出波函数的归一化条件.(6)量子力学是在什么基础上建立起来的?它与旧量子论的根本区别是什么?

(7)微观粒子的状态用什么来描述?为什么?

(8)如何理解微观粒子的波粒二相性,对于运动着的宏观实物粒子为什么不考虑它们的波动性?

(9)微观粒子在不运动(相对静止)的时候,能否显示出波动性?又能否显示出粒子性?

(10)

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(a)能否用相对论的质量与速度关系式求得光子的质量(b)不同波长的光子,质量同否?

(11)当中子和光子的波长一致时,它们的动量和总能量是否一致?(12)怎样理解测不准关系?

（13）依照光的波动说,光强与什么成正比?依照光的粒子说,光强度又与什么成正比?怎样才能把这两种学说联系起来?

（14）ψ(x,y,z)表示波函数,问?(x,y,z,t)dxdydz

2????(x,y,z,t)dxdydz?1各表示什么物理意义?

（15）用角动量来表示测不准关系时,将具有怎样的形式?（16）何谓定态?解定态问题的方法和步骤是什么?

（17）用量子力学解氢原子问题得出哪些主要结果?这些结果与旧量子论有何区别与联系?这说明白什么问题?

（18）为什么玻尔轨道这个概念违反测不准关系?3．计算题：

（1）电子显微镜中的电子从静止开始通过电势差为U的静电场加速后，其德布罗意波长为0.4A，求加速电势差U.

（2）试画出l?2时电子轨道角动量在磁场中空间量子化示意图，并标出电子轨道角动量在外磁场方向z的投影的各种可能值.

（3）若一个电子的动能等于它的静止能量，试求：（1）该电子速度为多大？（2）其相应的德布罗意波长是多少？

（4）一个电子被禁闭在线度为10fm的区域内（这正是原子核线度的数量级），试计算它的最小动能为多少？

0214

（5）假使普朗克常数是6600J×S而不是6.6′10-34J×S，我们的世界会繁杂得多。在这种状况下，一个体重100Kg的足球运动员以5.0m×s-1的速度奔跑，它的德布罗意波长是多大？由对面的运动员看来，他的位置的最小不确定量是多大？

（6）氢原子的基态波函数?100(r,?,?)?131?ae?ra1，试求（1）在r-r+dr

范围内发现电子的几率；（2）r取何值时几率最大？(3)计算能量，角动量，及角动量在Z方向的投影PlZ。（7）线性谐振子的基态波函数和第一激发

??态的波函数分别为?0??1?2?????1??1?2?2?12??1?2x2?e2??12??1?2x2?e22?x，式中??4mk,k为弹性系数，试求线性谐振子在基态

n2??和第一激发态时几率出现最大值时的位置。（8）氢原子处于

（2）角动量；（3）角?2,1,?1?R2,1?r?Y1,?1??,??的状态，试求（1）状态能量；动量的分量（4）经向几率分布函数和角向几率分布函数。

（9）典型的原子核半径约为5.0fm。设核内质子的位置不确定量为5.0fm，试求质子动量的最小不确定量为多少？（10）粒子位于一维对称势场中，

0,0?x?d势场形式为V?x??{

V0,x?0,x?d（1）试推导粒子在E

（9）为什么谱项S项的精细结构是单层的，P、D、F等项总是双层的？试从碱金属的光谱双线的规律性和从电子自旋与轨道相互作用的物理概念的两方面分别说明之。（10）考虑自旋后，碱金属原子的能级怎样确定和表示？

（11）以钠为例，碱金属原子的四个光谱线系的精细结构公式如何表达？

（12）氢或类氢原子的精细结构能级与碱金属精细结构能级有何不同？

（13）电子自旋有何试验验证？为什么？试举例说明。

（14）电子自旋与其轨道运动的相互作用是何种性质的作用？这种作用的数量级若用电子伏表示是多少？

3．计算题:

（1）锂原子的基态光谱项值T2S＝43484cm-1,若已知直接跃迁3P?3S产生波长为3233埃的谱线.试问当被激发原子由3P态到2S态时还会产生哪些谱线？求出这些谱线的波长（R＝10972?10-3埃-1）

（2）已知铍离子Be+主线系第一条谱线及线系限波长分别为3210埃和683埃,试计算该离子S项和P项的量子亏损以及锐线系第一条谱线的波长.

（3）锂原子的基态是2S，当处于3D激发态的锂原子向低能级跃迁时，可能产生几条谱线（不考虑精细结构）？这些谱线中哪些属于你知道的谱线系的？同时写出所属谱线系的名称及波数表达式.试画出有关的能级跃迁图，在图中标出各能级的光谱项符号，并用箭头都标出各种可能的跃迁.

(4)①试写出钠原子主线系、第一辅线系、其次辅线系和伯格曼系的波

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数表达式.

②已知：?s?1.35,?p?0.86,?d?0.01,求钠原子的电离电势.

③若不考虑精细结构，则钠原子自3D态向低能级跃迁时，可产生几条谱线？是哪两个能级间的跃迁？各对应哪个线系的谱线？

④若考虑精细结构，则上问中谱线分别是几线结构？用光谱项表达式表示出相应的跃迁.

(5)已知锂原子基态的光谱项T2S=43484cm-1,共振线（即主线系第一条谱线）波长为6707?。试计算锂原子的电离电势和第一激发电势。

(6)已知锂原子光谱项的量子数修正值s=0.40，p=0.05，试估算处于3s激发态的锂原子向较低能级跃迁时可观测到的谱线的波长（不考虑精细结构）。

(7)钠原子的基态为3S.其电离电势和第一激发电势分别为5.139V和2.104V，试求3S和3P谱项的量子数修正值?s和?p。

(8)铯蒸汽光谱的锐线系主线由波长为14695?和13588?的两条分线组成，试求这一线系的其余谱线双线间的间隔。

(9)已知某碱金属原子中的价电子从3d态跃迁到3p态，考虑精细结构，画出全部可能发生的跃迁。(10)忽略电子的自旋——轨道相互作用，试求碱金属原子能级的简并度，若考虑旋——轨作用，碱金属原子能级的简并度又如何？

(11)试写出电子在氢原子中n=3时的谱项符号，主量子数为n的氢原子能级有多少个精细结构成分？

第五章多电子原子

1.选择题:

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(1)关于氦原子光谱以下说法错误的是：

A.第一激发态不能自发的跃迁到基态；B.1s2p3P2,1,0能级是正常顺序；

C.基态与第一激发态能量相差很大；D.三重态与单态之间没有跃迁

(2)氦原子由状态1s2p3P2,1,0向1s2s3S1跃迁,可产生的谱线条数为：

A.0；B.2；C.3；D.1

(3)氦原子由状态1s3d3D3,2,1向1s2p3P2,1,0跃迁时可产生的谱线条数为：

A.3；B.4；C.6；D.5

(4)氦原子有单态和三重态两套能级,从而它们产生的光谱特点是:A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线；B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线；C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线;

D.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系较为繁杂,不一定是三线.

(5)以下原子状态中哪一个是氦原子的基态？

A.1P1；B.3P1;C.3S1;D．1S0;(6)氦原子的电子组态为n1pn2s,则可能的原子态：

A.由于n不确定不能给出确定的J值,不能决定原子态；B.为n1pn2s3D2,1,0和n1pn2s1D1；

C.由于违背泡利原理只存单态不存在三重态；D.为n1pn2s3P2,1,0和n1pn2s1P1.

(7)C++离子由2s3p3P2,1,0到2s3s3S1两能级的跃迁,可产生几条光谱线？

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A.６条；B．３条；C．２条；D．１条．(8)氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:A.由于自旋为1/2,l1=l2=0故J=1/2?;B.泡利不相容原理限制了1s1s3S1的存在;C..由于三重态能量最低的是1s2s3S1;D.由于1s1s3S1和1s2s3S1是简并态(9)泡利不相容原理说:

A.自旋为整数的粒子不能处于同一量子态中；B.自旋为整数的粒子能处于同一量子态中；C.自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中;D.自旋为半整数的粒子不能处于同一量子态中.

(10)若某原子的两个价电子处于2s2p组态,利用L－S耦合可得到其原子态的个数是：

A.1；B.3;C.4;D.6.(11)4D3/2态的值是：

A.-３?2;B.3?2;C.-２?2;D.２?2

(12)一个p电子与一个s电子在L－S耦合下可能有原子态为：A.3P0,1,2,3S1;B.3P0,1,2,1S0;C.1P1,3P0,1,2;D.3S1,1P1

(13)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；(14)电子组态2p4d所形成的可能原子态有：

A．1P３P１F３F；B.1P1D1F3P3D3F;

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C．3F1F;D.1S1P1D3S3P3D.(15)硼（Z=5）的B+离子若处于第一激发态,则电子组态为：

A.2s2pB.2s2sC.1s2sD.2p3s(16)铍（Be）原子若处于第一激发态,则其电子组态：

A.2s2s；B.2s3p；C.1s2p;D.2s2p(17)若镁原子处于基态,它的电子组态应为：

A．2s2sB.2s2pC.3s3sD.3s3p

(18)今有电子组态1s2p,1s1p,2d3p,3p3s,试判断以下哪些电子组态是完全存在的:

A.1s2p,1s1pB.1s2p,2d3pC,2d3p,2p3sD.1s2p,2p3s(19)电子组态1s2p所构成的原子态应为:

A．1s2p1P1,1s2p3P2,1,0B．1s2p1S0,1s2p3S1C．1s2p1S0,1s2p1P1,1s2p3S1,1s2p3P2,1,0;D．1s2p1S0,1s2p1P1(20)判断以下各谱项中那个谱项不可能存在:

A.3F2;B.4P5/2;C.2F7/2;D.3D1/2

(21)试判断原子态：1s1s3S1,1s2p3P2,1s2p1D1,2s2p3P2中以下哪组是完全存在的？

A.1s1s3S11s2p3P22s2p3P2B.1s2p3P21s2p1D1C.1s2p3P22s2p3P2D.1s1s3S12s2p3P21s2p1D1(22)在铍原子中,假使3D1,2,3对应的三能级可以分辩,当有2s3d3D1,2,3到2s2p3P2,1,0的跃迁中可产生几条光谱线？

A．6B.3C.2D.9(23)有状态2p3d3P?2s3p3P的跃迁：

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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

(24)已知Cl（Z=17）原子的电子组态是1s22s22p63p5,则其原子组态是：A.2P1/2;B.4P1/2;C.2P3/2;D.4P3/2

(25)原子处在多重性为5，J的简并度为7的状态,试确定轨道角动量的最大值：

A.6?;B.12?;C.15?;D.30?(26)试确定D3／2谱项可能的多重性：

A.1，3，5，7；B.2，4，6，8；C．3，5，7；D.2，4，6.

(27)某系统中有三个电子分别处于s态.p态.d态,该系统可能有的光谱项个数是：

A．7；B.17；C.8；D.18(28)钙原子的能级应当有几重结构？

A．双重；B.一.三重；C.二.四重；D.单重2．简答题:

（1）简要解释以下概念：泡利不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则.

（2）L-S耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p，可能形成哪些原子态？若相应的能级顺序符合一般规律，应如何排列？并画出此原子由电子组态2p3p向2p3s可能产生的跃迁.

（3）写出两个同科p电子形成的原子态，那一个能级最低？（4）写出两个同科d电子形成的原子态，那一个能级最低？

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（5）写出5个同科p电子形成的原子态，那一个能级最低？（6）写出4个同科p电子形成的原子态，那一个能级最低？(7)汞原子有两个价电子,基态电子组态为6s6s若其中一个电子被激发到7s态（中间有6p态）由此形成的激发态向低能级跃迁时有多少种可能的光谱跃迁？画出能级跃迁图.

(8)某系统由一个d电子和一个2P3/2原子构成,求该系统可能的光谱项.

(9)某系统由spd电子构成,试写出它的光谱项.(10)碳原子的一个价电子被激发到3d态,

①写出该受激原子的电子组态以及它们在L—S耦合下形成的原

子态;

②画出对应的能级图并说明这些能级间能否发生电偶极跃迁?为

什么？

（11）什么叫电子组态？为什么电子组态确定后，原子的状态还会有若干个？

（12）什么叫L-S耦合？什么叫j-j耦合？它们反映了原子内部什么性质的相互作用？（13）什么叫能级的多重性？为什么在L-S耦合中统一用2s+1决定？谱线的多重性又由什么决定？

（14）什么叫电子的量子态？什么叫同科电子？什么叫亚稳态？（15）对于氦原子，指出以下那些状态不存在，并说明理由，对存在的状态列出由低能态到高能态的次序，并指出基态。

（16）氦及周期系其次族元素原子的光谱有何规律性？（17）试述洪特定则及朗德间隔定则，它们的应用条件是什么？

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（18）多电子原子光谱的一般规律有哪些？3．计算题:

(1)试计算氦离子(He+)的2p1s谱线双重线成分间的波长差。(2)给出4s3d电子组态的LS耦合能级分裂图，应用朗德间隔定则预期每个多重态的精细结构分裂的比例，以光谱学符号标志各能级。(3)已知镁原子（Z=12)是二价原子，它符合LS耦合，问由价电子组态3p4p直接跃迁到3s3p有多少种辐射跃迁？用原子态符号表示这些可能的跃迁，并做跃迁图。

(4)已知原子处于F态，此状态对应于有同样的多重性，但量子数J取不同值的五个谱项，试确定量子数S、L、J，并写出五个谱项符号，并求出最大可能的总角动量。

(5)氦原子中两个电子分别被激发到2p和3d状态。试求原子轨道总角动量量子数L的可能值和在各种状况下Pl1和Pl2之间的夹角，并以角动量矢量图表示之。

（6）对于S=1/2和L=2计算PL?PS的可能值。(7)按LS耦合，以下电子组态可能形成哪些原子态

2p3s,2p3p,3s4d

第六章磁场中的原子

基本练习：1．选择题：

（1）在正常塞曼效应中，沿磁场方向观测时将看到几条谱线：A．0；B.1；C.2；D.3（2）正常塞曼效应总是对应三条谱线，是由于：

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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一致；D．由于只有三种跃迁

（3）B原子态2P1/2对应的有效磁矩（g＝2／3）是A.

2322?B；B.?B；C.?B；D.?B.

3332(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：

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ML和MJD.磁量子数ML和MS(5)塞曼效应中观测到的?和?成分,分别对应的选择定则为：A；?MJ??1(?);0(?)B.?MJ??1(?);?1(?);?MJ?0时不出现；C.?MJ?0(?)，?MJ??1(?)；D.?ML??1(?);?MS?0(?)

(6)原子在6G3/2状态,其有效磁矩为：A．

15515?B；B.0；C.?B；D.??B322(7)若原子处于1D2和2S1/2态,试求它们的朗德因子g值：

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：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：

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A．1；B．1/2；C．3；D．2（10）假使原子处于2P1/2态,它的朗德因子g值：A．2/3；B．1/3；C．2；D．1/2（11）某原子处于4D1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为：A．2个；B.9个；C.不分裂；D.4个

（12）判断处在弱磁场中,以下原子态的子能级数那一个是正确的：A．4D3/2分裂为2个；B．1P1分裂为3个；C．2F5/2分裂为7个；D．1D2分裂为4个

(13)假使原子处于2P3/2态，将它置于弱外磁场中时，它对应能级应分裂为：

A.3个B.2个C.4个D.5个

(14)态1D2的能级在磁感应强度B的弱磁场中分裂多少子能级?

A.3个B.5个C.2个D.4个

(15)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如何分裂：

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(2D3/2?2P3/2)在磁场中发生塞曼效应,光谱线发生分裂,沿磁场方向拍摄到的光谱线条数为

A.3条B.6条C.4条D.9条

(17)对钠的D2线(2P3/2?2S1/2)将其置于弱的外磁场中，其谱线的最大裂

~各是~和最小裂距??距??minmaxA．2L和L/6;B．5/2L和1/2L;C．4/3L和2/3L;D．5/3L和1/3L

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(18)使窄的原子束依照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场，若原子处于5F1态，试问原子束分裂成

A.不分裂B.3条C.5条D.7条（19）（1997北师大）对于塞曼效应试验，以下哪种说法是正确的？A．试验中利用非均匀磁场观测原子谱线的分裂状况；B．试验中所观测到原子谱线都是线偏振光；

C．凡是一条谱线分裂成等间距的三条线的，一定是正常塞曼效应；D．以上3种说法都不正确.2．简答题:

（1）原子的总磁矩与总角动量之间有何关系？这个关系是否受耦合方式的影响？

（2）在什么条件下朗德g因子的值为1或2？

（3）什么叫拉莫进动，由进动附加的角动量及磁矩在什么方向上？（4）外磁场对原子作用引起的附加能量与那些物理量有关？什么叫磁能级的裂距？

（5）史特恩-盖拉赫试验证明白原子的那些性质？在这个试验中利用周期表中第一族元素，而且是处于基态的原子束，其目的是什么？（6）什么叫正常及反常塞曼效应？什么叫帕邢-背克效应？它们各在什么条件下产生？在这里判断磁场强弱的依据是什么？

（7）在“弱〞磁场和“强〞磁场两种状况下，用那些量子数表征原子中电子的状态？

（8）在史特恩-盖拉赫试验中，接收屏上原子束为(2J+1)条，在塞曼效应中，塞曼磁能级分为（2J+1）层，这当然是两回事，但在本质上又

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有何一致之处。

（9）原子按J的简并度与塞曼效应及史-盖试验有何关系？（10）如何通过塞曼效应试验，确定原子态。3．计算题：

(1)分析4D1/2态在外磁场中的分裂状况.

(2)原子在状态5F中的有磁矩为0，试求原子在该状态的角动量.(3)解释Cd的6438埃的红光(1D2?1P1)在外磁场中的正常塞曼效应，并画出相应的能级图.

(4)氦原子从1D2?1P1跃迁的谱线波长为6678.1埃,(a)计算在磁场B中发生的塞曼效应(,用L洛表示);(b)平行于磁场方向观测到几条谱线？偏振状况如何？(c)垂直于磁场方向观测到几条谱线？偏振状况如何？(d)写出跃迁选择定则，画出相应跃迁图.

（5）Hg原子从6s7s3S1?6s6p3P1的跃迁发出波长为4358埃的谱线,在外磁场中将发生何种塞曼效应？试分析之.

(6)计算Hg原子从6s7s3S1?6s7p3P2跃迁发出的波长为5461nm的谱线,在外场B=1T中所发生的塞曼效应

（7）试举两例说明如何测量普朗克常数.

（8）处于2P1/2态的原子在半径为r=5cm.载有I=10A的线圈轴线上，原子和线圈中心之间的距离等于线圈的半径，求磁场对原子的最大作用力.

（9）处于正常状态下的氢原子位于载有电流I=10A长直导线旁边，距离长直导线为r=25cm的地方，求作用在氢原子上的力.

（10）若要求光谱仪能分辩在B?0.200T的磁场中钠原子谱线589nm

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（2P3/2?2S1/2）的塞曼结构，试求此光谱仪最小分辩才干

hc?1240eV?nm,?B?5.788?10?5eV?T-1）

???.（已知：

（11）在Ca的一次正常塞曼效应试验中，从沿磁场方向观测到钙的422.6nm谱线在磁场中分裂成间距为0.05nm的两条线，试求磁场强度.（电子的荷质比为1.75×1011C/kg）；Ca原子3F2?3D2跃迁的光谱线在磁场中可分裂为多少谱线？它们与原来谱线的波数差是多少（以洛仑兹单位表示）？若迎着磁场方向观测可看到几条谱线？它们是圆偏振光，线偏振光，还是二者皆有？

（12）以钠原子的D线为例，探讨繁杂塞曼效应.（13）试确定原子处于3D状态时磁矩的可能值

（14）设状态为2S1/2和2p3/2的原子处在磁感应强度B=10-2T的磁场中，试求它们旋进的角速度.

（15）原子处在0.300T的磁场中，试确定谱项1D的总的分裂值(厘米-1).

（16）原子处在0.300T的磁场中，试确定分裂的总宽度为0.84cm-1的单重项的光谱符号。

（17）已知5D态的铁原子束在横向不均匀磁场中分裂为9束,问铁原子的J值多大？有效磁矩多大？假使已知上述铁原子的速度v=103米/秒,铁原子量为55.85u,磁极范围L1=0.05米，磁铁到接收屏的距离（沿入射水平轴顺延),L2=0.10米，磁场中横向的磁感应强度的不均匀梯度dB/dZ=103T,试求屏上偏离最远的两束间的距离为多大？（18）在平行与磁场方向观测到某光谱线的正常塞曼效应分裂的两谱线间波长差lD=0.40?,所用磁场的B=2.5T,试计算该谱线原来的波长.

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（19）锂原子漫线系的一条线(32D3/2→22P1/2)在弱磁场中将分裂成多少条谱线？并作出相应的能级跃迁图（20）钠的32P1/2→32S1/2跃迁产生波长为5896?的谱线，求在强度为1.5T的磁场中波长的变化值.

（21）基态钠原子处在磁感应强度为B的外磁场中，产生塞曼分裂.若在与B垂直的方向上迭加一个交变电磁场，当交变电磁场的频率调整到2.0×1010Hz时,观测到交变电磁场的强吸收，求磁场的磁感应强度。

（22）当磁场强度多大时,钠原子的谱项32P1/2和32P3/2相邻两磁能级的间距将是32P态自然裂距的1/10.已知钠的共振线双重线的波长等于5895.93?和5889.96?.(提醒：32P态的自然裂距由共振线的能量差决定).

第七章原子的壳层结构

基本练习：1．选择题：

（1）元素周期表中：

A.同周期各元素的性质和同族元素的性质基本一致；B.同周期各元素的性质不同，同族各元素的性质基本一致C.同周期各元素的性质基本一致，同族各元素的性质不同D.同周期的各元素和同族的各元素性质都不同

（2）当主量子数n=1,2,3,4,5,6时，用字母表示壳层依次为：A.KＬＭＯＮＰ；Ｂ.ＫＬＭＮＯＰ；Ｃ.ＫＬＭＯＰＮ；Ｄ.ＫＭＬＮＯＰ；

（３）以下哪一个元素其最外层电子具有最小电离能？

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Ａ.氟（Ｚ＝９）；Ｂ.氖（Ｚ＝１０）；Ｃ.钠（Ｚ＝１１）；Ｄ.镁（Ｚ＝１２）

（４）在原子壳层结构中，当ｌ＝０，１，２，３,…时，假使用符号表示各次壳层，依次用以下字母表示：

Ａ.ｓ,ｐ,ｄ,ｇ,ｆ,ｈ．．．．Ｂ.ｓ,ｐ,ｄ,ｆ,ｈ,ｇ．．．Ｃ.ｓ,ｐ,ｄ,ｆ,ｇ,ｈ．．．Ｄ.ｓ,ｐ,ｄ,ｈ,ｆ,ｇ．．．（５）电子填充从壳层时，以下说法不正确的是：Ａ.一个被填充得支壳层，所有的角动量为零；Ｂ.一个支壳层被填满半数时，总轨道角动量为零；Ｃ.必需是填满一个支壳层以后再开始填充另一个新支壳层；Ｄ.一个壳层中按泡利原理容纳的电子数为２n2

(6)实际周期表对K.L.M.N.O.P主壳层所能填充的最大电子数依次为：Ａ.２,８,１８,３２,５０,７２；Ｂ.２,８,１８,１８,３２,５０；Ｃ.２,８,８,１８,３２,５０；Ｄ.２,８,８,１8,１８,３２.

（７）按泡利原理，主量子数n确定后可有多少个状态？

Ａ.n2;Ｂ.2(2l+1);Ｃ.2j+1;Ｄ.2n2(8)某个中性原子的电子组态是1s22s22p63s3p,此原子是：Ａ.处于激发态的碱金属原子；Ｂ.处于基态的碱金属原子；Ｃ.处于基态的碱土金属原子；Ｄ.处于激发态的碱土金属原子；(9)氩（Ｚ＝１８）原子基态的电子组态及原子态是：Ａ.1s22s22p63p８1S0;Ｂ.1s22s22p6２p63d83P0

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Ｃ.1s22s22p63p61S0;Ｄ.1s22s22p63p43d22D1/2

(10)某个中性原子的电子组态是1s22s22p63s２3p６5g1,此原子是：Ａ.处于激发态的碱土金属原子；Ｂ.处于基态的碱土金属原子；Ｃ.处于基态的碱金属原子；Ｄ.处于激发态的碱金属原子.(11)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)(12)由电子壳层理论可知，不管有多少电子，只要它们都处在满壳层和满支壳层上，则其原子态就都是：

Ａ.３Ｓ０；Ｂ.１Ｐ１；Ｃ.２Ｐ１／２；Ｄ.１Ｓ0.（13）氖原子的电子组态为1s22s22p6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为：

Ａ.１Ｐ１；Ｂ.３Ｓ１；Ｃ.１Ｓ０；Ｄ.３Ｐ０.2．简答题：

（1）写出铍原子基态、第一激发态电子组态及相应光谱项.（2）分别写出碳原子、氧原子和氩原子基态的电子组态和原子态.（3）根据包里原理和洪特定则，分别写出硼原子和一次电离的氖原子基态光谱项.

（4）解释以下概念：能量最小原理、莫色莱定律.

（5）按周期表顺序排列的元素，其性质浮现周期性变化的原因是什么？

（6）描述电子状态的四个量子数（n,l,ml,ms）或（n,l,j,mj）的物理意义是什么？

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（7）电子在原子内填充时，所遵循的基本原理是什么？

（8）在推求原子基态光谱项时，满主壳层和满支壳层的角动量可以不考虑，为什么？

（9）元素周期表中，其次和第三周期中都含有8种元素，第四和第五周期都含有18种元素，其原因是什么？

（10）原子的3d支壳层按泡利原理一共可以填多少电子？为什么？3．计算题：

（1）在填满了4s支壳层之后接着才填充3d支壳层，这样形成的十种元素称为过度元素。试写出三种元素（21Sc,22Ti,23V）的电子组态。

(2)试确定元素周期表中主族元素的以下电子组态的基态光谱项：s2p,s2p2,s2p3,s2p4,

(3)试确定78Pt,92U原子的基态光谱项。

(4)已知某元素在周期表中的位置是（1）第三周期VA族；（2）第四周期IVB族；（3）第五周期VIA族，依照正常的能级填充次序，试写出元素的电子层结构式。

(5)某元素的电子层结构为1s22s2p63p23p63d54s1

试问：（1）该元素的原子序数是多少？是什么元素？

（2）有几个电子壳层？属第几周期？属于第几族

第八章x射线

基本练习:1．选择题：

（１）伦琴连续光谱有一个短波限?min，它与：Ａ.对阴极材料有关；

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Ｂ.对阴极材料和入射电子能量有关；Ｃ.对阴极材料无关，与入射电子能量有关；Ｄ.对阴极材料和入射电子能量无关.（２）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.（３）各种元素的伦琴线状谱有如下特点：Ａ.与对阴极材料无关，有相仿结构，形成谱线系；Ｂ.与对阴极材料无关，无相仿结构，形成谱线系；Ｃ.与对阴极材料有关，无相仿结构，形成谱线系；Ｄ.与对阴极材料有关，有相仿结构，形成谱线系.

(４)莫色勒定律是一个试验定律，理论上也可以给予解释，它的适用范围是：

Ａ.只对K线系成立；

Ｂ.对K线系成立，其他试验没观测到；Ｃ.对Ｋ、Ｌ、Ｍ线系成立；

Ｄ.对Ｋ、Ｌ、Ｍ线系理论上都成立,实际上只观测到Ｋ线系.2．简答题：

（1）简述康普顿散射试验原理、装置、过程和结果分析，如何用该试验来测定普朗克常数？

（2）简述X射线连续谱的特点、产活力制.什么是轫致辐射？（3）简述X射线标识谱的特点、产活力制.写出K线系的莫色莱定律.

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（4）在康普顿散射中，入射光子的波长为0.0030nm，反冲电子的速度为光速的0.6倍，求散射光子的波长和散射角.

（5）证明：在康普顿散射中反冲电子的动能K和入射光子的能量E之间的关系为

K????E?2?csin2?2?0?2?csin2?2，其中?c?h?0.0024nm为康普顿波长.mec（6）x射线标识谱与原子光谱有什么区别，其原因何在？（7）试说明x射线的连续谱和线状谱产生的机制？

(8)轫致辐射与阳极材料无关，而标识辐射与阳极材料有关，原因何在？

(9)试述莫塞莱定律内容？3．计算题：

(1)某x射线管发出的连续X光谱的最短波长0.00124?试问它的工作电压为多少？

(2)试验测出某元素的KaX射线的波长为0.01935?求该元素的原子序数。

(3)用镍(Z=42)作阳极的X射线管中，测得Ka线和连续短波限的波长差等于0.01047?，求加在x射线管上的电压为多大？

(4)一束波长为0.054?的单色光入射到一组晶面上，在与入射束偏离为1200的方向上产生一级衍射极大，试求该晶面的间距。

(5)已知钼(Z=23)和银(Z=47)的La线的波长分别为0.054?和0.0416?，若两者的屏蔽常数一致，试求里德伯常数。

(6)已知矾(Z=23)的K线系主线与它的短波限的波长差为0.0024?,

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求矾原子的L电子的结合能。

第九章分子结构和分子光谱

基本练习:1．简答题：

（1）原子核的结合能，平均结合能的物理意义是什么？从平均结合能曲线上可以看出平均结合能有哪些特点？

（2）核半径与核质量数间存在着R=r0A1/3的关系，这种关系说明什么问题？

（3）从质子-质子散射试验，推算得质子与质子相互作用势如图6.3（a）所示。用间接试验证明，中子与中子的相互作用势如图6。3（b）.这两种作用势曲线说明白哪些问题

第十章原子核

基本练习:1．选择题：

（1）可以基本决定所有原子核性质的两个量是：A．核的质量和大小B．核自旋和磁矩C．原子量和电荷D．质量数和电荷数

(2)原子核的大小同原子的大小相比，其R核／R原的数量级应为：

A．105B.103C.10-3D.10-5

(3)原子核可近似看成一个球形，其半径R可用下述公式来描述：

A.R＝r0A1/3B.R＝r0A2/3C.R＝?r03D.R=?A3(4)试估计核密度是多少g/cm3？

A.10；B.1012C.1014D.1017

434340

(37)在核反应14N+??p+AY中，AY为A.17O；B.17F;C.18O;D.15N.

(38)利用液滴模型解释裂变过程,其体能项、表能项、库仑能项变化如下

A.体能不变，表能、库仑能改变；B.表能不变体能、库仑能不变；C.库仑能不变体能、表能改变；D.三项皆改变，但变化大小不同.

(39)就一般状况而言，核反应可分为三个阶段.这三个阶段：A.独立粒子阶段,复合核阶段,最终阶段;B.独立粒子阶段,复合系统阶段,最终阶段;C.独立粒子阶段,复合系统阶段,复合核衰变阶段;D.独立粒子阶段,复合核阶段,复合核衰变阶段.(40)核反应直接过程应包括

A.弹性散射、非弹性散射、库仑激发B.弹性散射、削裂反应、掇拾反应

C.弹性散射、削裂反应、掇拾反应D.削裂反应、掇拾反应、贯穿反应(41)一个大？

A.118,118；B.72,162;C.96,140;D.118,72.(42)235U核吸收一个热中子之后,经裂变而形成13954Xe和9438Sr核,还产生另外什么粒子？

A.两个中子;B.一个氘核;C.一个氘核和一个质子;D.三个

235

U发生裂变，其裂变碎片的质量数为以下哪一组几率最

46

中子.

(43)在反应堆中为使快中子变为热中子所采用的减速剂：A.镉、硼等;B.水、重水、石墨、氧化铍等;C.水、重水、铅等;D.水、重水、混凝土

(44)要是氢原子核发生热核反应密度D和持续时间?组成的劳逊判据应大于：

A.1014s/cm3；B.108s/cm3；C.1014s?cm3；D.1010cm3/s.(45)一个235U吸收一个慢中子后,发生的裂变过程中放出的能量为A.8MeV；B.100MeV；C.200MeV；D.93.1MeV.(46)核力的力程数量级（以米为单位）

A.10-15；B.10-18；C.10-10；D.10-13.（47）下述哪一个说法是不正确的?

A．核力具有饱和性;B．核力与电荷有关;C．核力是短程力;D．核力是交换力.(48)核力具