原子物理14套试题.doc

1、- 42 -（每题 10 分，1010100 分）一原子原来静止，当它从高能级 跃迁到低能级 时，放出一个光子。试求不计反iEf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。A A试求s，p 谱项的量子数修正项 ， 各为多少？SP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 ，试 910问该原子态的寿命为多长？4分别写出质子轰击 产生 ， 粒子轰击 产生 的核反应方程式。73Li4He9Be12C5设计一个用光谱学方法测定电子荷质比的简单实验方法。6氦原子从 跃迁的光谱波长为 6678 ，计算：121DPA（1） 在

2、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： 射线韧致谱，顺磁共振x9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 的核反应能， 已知 与 的比结合能分别等于 1.1Mev 2310Hen2H3e与 2.57Mev，问这是吸能反应还是放能反应？ 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 - 43 -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

3、） 适用专业 物理学 1，解 （1）不计反冲时， （5 分）0ifEh0cifhcE（2）有反冲时，能量、动量守恒。 ; ; 0ifk2mkcc（5 分）2()ifhmcEmc2, 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 的态的跃迁，n； （2 分） ； （2221(4)()Rsp21(4)Rs分） ，解之得； （3 分） ， （3 分）2,s4pR1.76p3，解: ， ； （1） （2 分）hcE2hcEEhc（测不准关系） （2） （2 分） （3） （2 分）24c（4 分）10989643sc4，解: （5 分） （5 分）71432LiHeQ9412

4、260BeHCn5，解: 可采用正常塞曼效应的实验方案，这时， s=0， 1g1,M； （4 分） ； ； 21()eBMgmc24eBmc（2 分） （2 分）e只要用实验精确测定了 ，则可用来测定 （2 分）,Bem6，解: ， （5 分） 12D,0LSJ1g- 44 -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,01LSJg（5 分）21()(,)4eBMgLmc7，解: ， ， ，6Cz22P1l12S12mS1sM， ， ， 少于半满， ，基态 S12,0llL0JL（5 分）30PO, (z=8), . ,

5、, , , , 24SP1ml20l31l4ml1L,多于半满， ，基态 （5 分）1LJL3P8，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， 大， 小；（5 分）Vmin对于顺磁物质 ，当 时，场量子强度骤减，即顺磁质吸收了0BEgHcBhg场量子能量。 （5 分）9，解: ， ， ， （4 分） ， ，2LmvrnmnE20vzerr0V， ， （2 分） ， （2 分）04zeETVr04hze24()nmezh， ， （2 分）243201()()mnhccnm2430()zRc21)Rn10 解：核反

6、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（5 分）2.57.4.QMeV因为 所以，这是放能核反应 （5 分）0- 45 -（每题 10 分，1010100 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AA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= ）711.09m3 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

7、 支壳层都填满，3p 支壳层半满；（2）n=1,n=2,n=3 壳层及 4s、4p、4d 支壳层都填满。试问这两种中性原子中分别有多少个电子？5 分别写出质子轰击 、 粒子轰击 的核反应方程式。 （它们的产物中分别含有73Li9Be与 ）4He12C6 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（ ）在磁场（B）中发出塞曼分裂。试问：从垂直磁场方向观察，310SP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

8、的原子态，指出可能的跃迁。11 计算 的核反应能，已知 与 的比结合能分别等于2310Hen2H3e1.1MeV。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。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 - 46 -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第

9、一激发电势为 1.85V（4 分）834106.210.567ch eV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（4 分）83410. 3.59c e 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（5 分）3487216.01.093.44hcRE eV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 ，pp 组态 ，均为偶宇称性，跃迁只能发生在偶宇称奇宇称，l2l故不能产生跃迁。 （10 分）4 解：由泡利不相容原理及原子

10、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 ，每个支壳层上能容纳的最多电子数为 （2 分）2n (1)l(1) （4 分） 2(1)1(0)5(2) （4 分）223()65 解： ， （5 分） （5 分）17432HLie9412260BeHCn6 答：可采用正常塞曼效应的实验方案，这时 ， ， ，s12g0,1M， （4 分） ， ，21()eMgmc124eBmc， （4 分）在实验中只要精确测定了 ， ， ，则可测定 （2 分）2ecmB7 解： （2 分）121()()4eBgMgmc对 ， , , 对 ， , , ， 不定 ，31S0L23PLS0J1g(2,0)L（

11、4 分）- 47 -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（4 分）30P 8 解：N： ， ， ，231sp123ll123s1231ssm， ， ， ， ， ， ，ism4s1l20l3l0il，按 Hund 定则 所以基态为: （5 分）0LJL42SO: 同理 , , , , ,241sp412sism13s41lmil, 基态 （5 分）LJ3P9 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，

12、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了碰撞，由动量守恒，能量守恒可计算出 ，并与实验结果一致，它是光的粒子性0(1cos)hm的有力证据。 （5 分）10 解：（1） ， ， ， ， ， ，原子态： ，1l2l1s23,21L0,s13F34,2F， ， ， （5 分）12D3,1P32,10（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31S- 48 -（5 分）2.5731.4.

13、3QMeV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 所以，这是放能核反应 （5 分）0Q12 解： 2hLmrnmnEh220(1)4HzeZr， （4 分）r0V22001zeTV（2 分）204Lnhrmezez代入 E 中得 （2 分） 420()mE24 201()()mnezhcchn当 （即理论值） （2 分）240()R21()Rnm- 49 -一填空：（30 分）1 玻尔的第一轨道半径 a0=（ ）2 粒子大角散射实验证实，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

14、= （ ）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（ ） ；7 （ ） ； （ ） ；235139519054802UnXeSrn231120Hen（ ）（ ） ；12H二 画出 SG 实验的装置图，如果采用基态 Cd（ ） ，基态 K（ ）的原子为样品，它10S21S们分别分裂为几束？（6 分）三 画出 Na 原子的精细结构能级图（n4） ，并标出可能的跃迁。 （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

15、德布罗意波长。（10 分）六 确定碳（z6）,氧（z=8）原子的基态。 （6 分）七 铍原子的基态的电子组态是 。 （1）如果其中一个电子被激发到 3P 态，按 LS 耦2S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 塞曼效应能级跃迁图，并标出 ， 线。 （6 分）310SP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 ，试问该A710原子物理试题 课程名称 原子物理

16、适用时间 三年级第一学期 试卷类别 （三） 适用专业 物理学 - 50 -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） 1 0.529 或 0.5291010 m 2 原子核 3 AEh4 6 5 p(质子) n（中子） 介子 hpP 6 K 俘获 7 Q Q Q 10n二 分别分裂情况： 不分裂 （3 分） 分裂为两束（3 分）10S2S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

17、射物中的自由电子发生了碰撞，由动量守恒，能量守恒可得 ，并与实验结果一致。它是光的粒子性的有力证据。 0(1cos)hm（5 分） 顺磁共振：位于磁场中心顺磁性物质，两邻近能级间隔为 。当迭加一个与稳0BgH定磁场垂直的交变磁场（场量子为 ）且满足 时，探测器显示场量子强度h0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：（2 分）(1,23.)Pdqnh pmvr对圆轨道： （4 分）pmvrnhhsn对椭圆轨道： rrd rrdpnh2. .2 srdth所以： （4 分）sn六 C（z=6） , ,S=0,1 , 21sp12l12S1ml20l,L=1. 取

18、 S=1，J=L-S=0 . (基态) （3 分）LMml30P- 51 -O（z=8） , 32pS41sm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 S=1, , , , 241sp1ml20l31l4mlL=1 J=L+S=2 基态： （3 分）LMl2P七，图略（6 分）八 （5 分） 图略九 （2 分）2hrnmnEh20(1)4HmzeZ， （2 分）rV20014zeETVr（2 分）2004Lnhrmezez代入 E 中得 （2 分）240()nh24 201)()mnezhccm当 （即理论值） （2 分）240()ezR21()Rn十 因为 所以 （1） （4 分）hcE2hcEEhc（2） （2 分）4（3） （2 分）c所以 （2 分）9104s