原子物理复习题目

第一章原子的基本状况一、学习要点1．原子的质量和大小,R~10-10m,No=6.022×1023/mol2．原子核式结构模型(1)原子的核式结构模型(2)粒子散射理论：库仑散射理论公式：(3)原子核大小的估计散射角：粒子正入射：,～10－15－10－14m二、基本练习1．选择(1)原子半径的数量级是：A．10－10cm;B.10-8mC.10-10(2)原子核式结构模型的提出是根据粒子散射实验中：A.绝大多数粒子散射角接近180B.粒子只偏2～3C.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)用相同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.24一强度为I的粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。若=90°对应的瞄准距离为b，则这种能量的粒子与金核可能达到的最短距离为：A.b;B.2b;C.4b;D.0.5b。2．简答题（1）简述卢瑟福原子有核模型的要点.（2）简述粒子散射实验.粒子大角散射的结果说明了什么？第二章原子的能级和辐射一、学习要点：1.氢原子光谱：线状谱、4个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式、光谱项、并合原则：2.玻尔氢原子理论：(1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容（记熟）(2)圆轨道理论（会推导）：氢原子中假设原子核静止，电子绕核作匀速率圆周运动;；，＝１.2.3……(3)实验验证：（a）氢原子4个线系的形成非量子化轨道跃迁（b）夫－赫实验：.结果及分析；原子的电离电势、激发电势3.类氢离子（,正电子偶素.原子等）(1)He+光谱:毕克林系的发现、波数公式、与氢原子巴耳末系的异同等(2)理论处理：计及原子核的运动，电子和原子核绕共同质心作匀速率圆周运动,正负电荷中心之距.能量，里德伯常数变化4.椭圆轨道理论，一定，一定，长半轴一定，有个短半轴，有个椭圆轨道（状态），即为度简并。二、基本练习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(3)欲使处于激发态的氢原子发出线，则至少需提供多少能量（eV）?A.13.6B.12.09C.10.2D.3.4(4)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.3B.10C.1D.4（5）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．3/8B.3/4C.8/3D.4/3(6)根据玻尔理论可知，氦离子He+的第一轨道半径是：A．2B.4(7）在He+离子中基态电子的结合能是：A.27.2eVB.54.4eVC.19.77eVD.24.17eV(8)夫—赫实验的结果表明：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9.图表示从基态起汞原子可能的某些能级（以eV为单位），总能量为9eV的自由电子与处于基态的汞原子碰撞，碰撞之后电子所具有的能量（以eV为单位）可能值是什么？（允许忽略汞原子动量的变化）。A.0.2,1.4,4.1；B.2.3,3.5,4.1；C.0.2,2.3,4.1；D.1.4,0.2,3.5。3．简答题（1）用简要的语言叙述玻尔理论，并根据你的叙述导出氢原子基态能量表达式.（2）解释下列概念：光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、对应原理.4．计算题1正电子与电子相遇可形成一类氢结构的电子偶素。已知正电子与电子的质量相等，电量相等但符号相反。假设玻尔的氢原子理论对电子偶素适用，试计算其基态的能量与第一玻尔轨道半径（略去体系的整体运动）。,．楮书P76--77(2)(5)(7)第三章量子力学初步一、学习要点1．德布罗意假设：,2．测不准关系：,；3量子力学对氢原子的处理轨道角动量，称为轨道角量子数，轨道角量子数=01234…电子态…原子态…能量，＝１.2.3……轨道投影角动量，称轨道磁量子数，表征轨道角动量对外场方向的取向第四章碱金属原子和电子自旋一、学习要点1.碱金属原子光谱和能级(1)四个线系:主线系、第一辅线系（漫）、第二辅线系（锐）、柏格曼系（基）共振线、线系限波数、波数表达式(2)光谱项;(3)起始主量子数Li:n=2;Na:n=3;K:n=4;Rb:n=5;Cs:n=6;Fr:n=7(4)碱金属原子能级.选择定则(5)原子实极化和轨道贯穿是造成碱金属原子能级与氢原子不同的原因2．电子自旋(1)实验基础与内容：电子除具有质量、电荷外，还具有自旋角动量称自旋角量子数）和自旋磁矩.自旋投影角动量称自旋磁量子数(2)单电子角动量耦合：总角动量，称总角量子数；总角动量的投影角动量，称总磁量子数(3)描述一个电子的量子态的四个量子数：强场：；弱场：原子态（光谱项）符号态不分裂，态分裂为两层3．碱金属原子光谱和能级的精细结构：(1)原因：电子自旋—轨道的相互作用(2)选择定则：,二.基本练习：1.选择题：（1）单个f电子总角动量量子数的可能值为：A.j=3,2,1,0；B.j=±3；C.j=±7/2,±5/2;D.j=5/2,7/2（2）锂原子主线系的谱线在不考虑精细结构时,其波数公式的正确表达式应为：A.；B.;C．;D．（3）碱金属原子的光谱项为：A.T=R/n2;B.T=Z2R/n2;C.T=R/n*2;D.T=RZ*2/n*2（4）锂原子从3P态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许的谱线（不考虑精细结构）?A.一条B.三条C.四条D.六条(5)碱金属原子能级的双重结构是由于下列哪一项产生：A.相对论效应B.原子实的极化C.价电子的轨道贯穿D.价电子的自旋－轨道相互作用（6）碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因：A.电子自旋的存在B.观察仪器分辨率的提高C.选择定则的提出D.轨道角动量的量子化(7）如果是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为：A.;B.或±1;C.;D.(8）碱金属原子的价电子处于n＝3,＝1的状态,其精细结构的状态符号应为：A.32S1/2.32S3/2；B.3P1/2.3P3/2；C.32P1/2.32P3/2;D.32D3/2.32D5/2(9）下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的：A.12S1/2;B.22S1/2;C.32P1/2;D.32S1/2.32D5/2（10）钠原子由nS跃迁到3P态和由nD跃迁到3P态产生的谱线分别属于：A.第一辅线系和基线系B.柏格曼系和锐线系C.主线系和第一辅线系D.第二辅线系和漫线系3．简答题（1）碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么？造成碱金属原子精细能级的原因是什么？为什么态不分裂，态分裂为两层？（2）造成氢原子精细能级和光谱的原因是什么？（4）在强磁场下描述一个电子的一个量子态一般需哪四个量子数？试写出各自的名称、.取值范围、力学量表达式？在弱磁场下情况如何？试回答上面的问题.6.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.第五章多电子原子一、学习要点1.氦原子和碱土金属原子：（1）氦原子光谱和能级（正氦（三重态）、仲氦（单态））2.重点掌握L－S耦合3.洪特定则、朗德间隔定则、泡利不相容原理；4.两个价电子原子的电偶极辐射跃迁选择定则；5.普用选择定则（电子组态的跃迁选择定则，又称宇称跃迁选择定则，或拉波特定则；L-S耦合选择定则等）二、基本练习选择题(1)关于氦原子光谱下列说法错误的是：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)下列原子状态中哪一个是氦原子的基态？A.1P1；B.3P1;C.3S1;D．1S0 ;(4)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.(5)氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:A.因为自旋为1/2,1=2=0故J=1/2¹;B.泡利不相容原理限制了1s1s3S1的存在;C..因为三重态能量最低的是1s2s3S1;D.因为1s1s3S1和1s2s3S1是简并态(6)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.(7)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.(8)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(9)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(10)今有电子组态1s2p,1s1p,2d3p,3p3s,试判断下列哪些电子组态是完全存在的:A.1s2p,1s1pB.1s2p,2d3pC,2d3p,2p3sD.1s2p,2p3s(11)判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:A.3F2;B.4P5/2;C.2F7/2(12)有状态2p3d3P®2s3p3P的跃迁：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．简答题（1）简要解释下列概念：保里不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则.1.褚书P168－169习题1..3..第六章在磁场中的原子一、学习要点1．原子有效磁矩,2．外磁场对原子的作用：原子受磁场作用的附加能量:附加光谱项能级分裂图（3）史—盖实验；原子束在非均匀磁场中的分裂对非均匀磁场:,原子除受力矩作用外,还受到力的作用,而改变运动路径.,（m为原子质量）（4）塞曼效应：光谱线在外磁场中的分裂，机制是原子磁矩与外磁场的相互作用,使能级进一步的分裂所造成的.塞曼效应的意义①正常塞曼效应：在磁场中原来的一条谱线分裂成3条,相邻两条谱线的波数相差一个洛伦兹单位Cd6438埃红光1D2®1P1②反常塞曼效应：弱磁场下：Na黄光：D2线5890埃2P3/2®2S1/2（1分为6）；D1线5896埃2P1/2®2S1/2（1分为4）格罗春图、相邻两条谱线的波数差、能级跃迁图选择定则垂直磁场、平行磁场观察的谱线条数及偏振情况二、基本练习选择题（1）在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：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：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2P1/2对应的有效磁矩（g＝2／3）是A.；B.；C.；D..(4)塞曼效应中观测到的和成分,分别对应的选择定则为：A；B.;时不出现；C.，；D.（5）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（6）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(7)使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场，若原子处于5F1A.不分裂B.3条C.5条D.7条1．楮书P197①2⑧第七章原子的壳层结构一、学习要点1．元素周期律：元素周期表，玻尔解释.2．原子的电子壳层：主壳层：KＬＭＮOPQ次壳层（课本表72页）、次支壳层电子填充壳层的原则：包里不相容原理、能量最小原理3．原子基态的电子组态（Z=1----20）二、基本练习选择题（1）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；（2）在原子壳层结构中，当l＝０，１，２，３,…时，如果用符号表示各次壳层，依次用下列字母表示：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．．．（3）按泡利原理，主量子数n确定后可有多少个状态？Ａ.n2;Ｂ.2(2+1);Ｃ.2j+1;Ｄ.2n2(4)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；(5)氩（Ｚ＝１８）原子基态的电子组态及原子态是：Ａ.1s22s22p63p８1S0;Ｂ.1s22s22p6２p63d83P0Ｃ.1s22s22p63p61S0;Ｄ.1s22s22p63p43d22D1/22．简答题（4）解释下列概念：能量最小原理、莫色莱定律.第八章X射线一、学习要点１．x射线的产生与性质２．x射线的连续谱３．x射线的标识谱、莫色勒定律；４．x射线的吸收、吸收限；二、基本练习选择题：（１）伦琴连续光谱有一个短波限lmin，它与：Ａ.对阴极材料有关；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）.我们说可以用描写碱金属原子中价电子的量子数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.壳层电子的状态。３.简答与计算（1）简述X射线连续谱的特点、产生机制.什么是轫致辐射？（2）简述X射线标识谱的特点、产生机制.写出K线系的莫色莱定律.3）.在X射线吸收多重光谱中K系带是_几重的，L系带是_几重的，而M系带则是几重的。4.）当X射线管所加的高压为1万伏时，测得X射线连续谱的最短波长为，若已知其它物理常数，试求普朗克常数h。、X射线短波限与外加电压的关系为：第十章原子核一、学习要点１．原子核的基本性质（１）质量数Ａ和电荷数Ｚ；（２）核由Ａ个核子组成，其中Ｚ个质子（p）和N=Ａ－Ｚ个中子（n）；（３）原子核的大小:Ｒ＝r0A1/3,r0»(1.1~1.3)´10-15m(4)原子核的结合能、平均结合能、平均结合能曲线E=[Zmp+(A-Z)mn-MN]c2=[ZMH+(A-Z)mn-MA]c2，1uc2=931.5MeV，2.核的放射性衰变：（1）a、b、g射线的性质（2）指数衰变规律：，，，放射性强度：（3）a衰变（位移定律、衰变能、条件、机制、推知核能级）（4）b衰变：b能谱与中微子理论，；b-衰变、b+衰变、轨道电子俘获（EC）（K俘获）（位移定则，衰变能，实质，条件，核能级等）（5）g衰变：g跃迁、内转换；3．核反应（1）历史上几个著名核反应（2）守恒定律（3）核反应能及核反应阈能及其计算二、基本练习选择题：(1)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＝D.(2氘核每个核子的平均结合能为1.11MeV,氦核每个核子的平均结合能为7.07Me