1、11临沂师范学院物理系原子物理学期末考试试题（A 卷）一、论述题 25 分，每小题 5 分）1夫朗克赫兹实验的原理和结论。1原理：加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收电子转移的 4.9eV 的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时，发射 2500 埃的紫外光。 （3 分）结论：证明汞原子能量是量子化的，即证明玻尔理论是正确的。（2 分）2泡利不相容原理。2在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。 （5 分）3X 射线标识谱是如何产生的？3内壳层电子填充空位产生标识谱。 （5 分）4什么是原子核的放射性衰变？举例说明之。4原子核自发地的发
2、射 射线的现象称放射性衰变， （4 分）例子（略） （1 分）5为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量？5因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为 8.6MeV 大于轻核或重核的核子的平均结合能，故轻核聚变及重核裂变时能放出22巨大能量。 （5 分）二、 （20 分）写出钠原子基态的电子组态和原子态。如果价电子被激发到 4s 态，问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线？试画出能级跃迁图，并说明之。二、 （20 分） （1）钠原子基态的电子组态 1s22s22p63s；原子基态为2S1/2。 （5 分）（2）价电子被激发到 4s 态向基态跃迁时可发出 4 条谱线。 （6 分）（3）依据跃迁选择定
3、则 （3 分）10,j,l能级跃迁图为 （6 分）三、 （15 分）对于电子组态 3p4d，在 LS 耦合时， （1）写出所有可能的光谱项符号；（2）若置于磁场中，这一电子组态一共分裂出多少个能级？（3）这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁？三、 （15 分） （1）可能的原子态为1P1， 1D2， 1F3； 3P2，1，0 ， 3D3，2，1 ， 3F4，3，2 。 （7 分）（2）一共条 60 条能级。 （5 分）42S1/ 32P/ 1/2 32S1/ 33（3）同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。 （3 分）四、 （20 分）镉原子在 1D2 1P1 的跃迁中产生的谱线波长
4、为 6438 埃。当镉原子置于强度为 2T 的均匀磁场中时发生塞曼效应，试计算谱线塞曼分裂中各分量的波长和它们之间的波长差，并画出相应的光谱跃迁图。四、 （20 分）单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单位 （5 分）B6.412则得 （5 分）0A39.和 （5 分）000 A6438.9647647， 能级跃迁图为 （ 5 分）五、 （1） （10 分）用中子打击 产生 ，并放出一个新粒子，写出F19O9核反应方程式；在实验室坐标系中，这种核反应发生时中子必须有的最小的能量是 4.1MeV，试求反应能 值Q1D21P1 044（ ：1.008665u， ：1
5、8.998405 u） 。n10F19（2） （10 分）已知 的核子的平均结合能为 7.572 MeV， 及U235 Sn17的核子的平均结合能为 8.6MeV，求 裂变为两个 Sn 核时放S18 U235出多少能量？平均一个核子释放多少能量？五、 （1） （10 分） （5 分）HOFn19810（5 分）MeV89.310minEQ（2） （10 分）一个 共释放 241.6MeV 能量。 （5 分）U235平均一个核子释放 1.036MeV 能量。 （5 分）临沂师范学院物理系原子物理学期末考试试题（B 卷）一、论述题 25 分，每小题 5 分）1玻尔理论的成功之处和局限性。1玻尔理论
6、成功之处：定态的概念，能量量子化，辐射频率法则，氢原子光谱五个线系的形成，为量子力学的建立奠定了基础。（3 分）局限性：没有脱离经典物理的框架，量子化条件的引入没有严密的数学证明，不能解释氢原子光谱的强度、宽度等，无法全面地描述原子现象。 （2 分）2波函数及其物理意义。2微观粒子状态用波函数 描写，一般情况下波函数是复tr,数。 （2 分）55波函数模的平方 表示 时刻在 区2,trt dzydx,间单位体元内发现粒子的几率。 （3 分）3泡利不相容原理。3在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。 （5 分）4X 射线标识谱是如何产生的？4内壳层电子填充空位产生标识谱。
7、 （5 分）5什么是原子核的放射性衰变？举例说明之。5原子核自发地的发射 射线的现象称放射性衰变， （4、分）例子（略） （1 分）二、 （20 分）当处于基态的氢原子被 12.3eV 光子激发后，被激发的氢原子可能产生几条谱线？求出相应谱线的频率（用玻尔理论，不考虑电子自旋）三、 （15 分）钇原子基态为 2D，用这种原子进行史特恩盖拉赫实验时，原子束分裂为 4 束，求原子基态总磁矩及其在外磁场方向上的投影（结果用玻尔磁子表示）四、 （20 分）镉原子在 1D2 1P1 的跃迁中产生的谱线波长为 6438 埃。当镉原子置于强度为 2T 的均匀磁场中时发生塞曼效应，试计算谱线塞曼分裂中各分量的
8、波长和它们之间的波长差，并画出相应的光谱跃迁图。五、 （1） （10 分）为进行 的核反应，在验室坐标系中，HOFn1981066这种核反应发生时中子必须有的最小的能量是 4.1MeV，试求反应能值（ ：1.008665u， ：18.998405 u） 。 （2） （10 分）已知 的Qn10F19 U235核子的平均结合能为 7.572 MeV， 及 的核子的平均结合能Sn1718为 8.6MeV，求 裂变为两个 Sn 核放出的能量及平均一个核子释U235放多少能量？二、 （20 分）基态的氢原子被 12.3eV 光子激发后，跃迁到 的能3n级。 （5 分）被激发的氢原子可能产生 3 条谱线
9、，相应谱线的频率分别是。 （15 分）Hz1057.4z,1046.2Hz,1098.2551 三、 （15 分） （1）基态 2D 的钇原子束在外磁场中分裂为 束，412j由此得 ，由 2D 得 ，求得 。 （5 分）3j 1,SL3g（2） 。 （5 分）BJeJPmg105（3） 。 （5 分）BeJJzeJzM109,3,22四、 （20 分）单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单位 （5 分） ；则得6.422177（5 分）0A39.和 （5 分）000 A6438.96437647， 能级跃迁图为 （ 5 分）五、 （1） （10 分） HOFn1
10、9810（10 分）MeV.310minEQ（2） （10 分）一个 共释放 241.6MeV 能量。 （5 分）U25平均一个核子释放 1.036MeV 能量。 （5 分）原子物理学试题（A 卷）一、选择题（每小题 3 分，共 30 分）1在同一 粒子源和散射靶的条件下观察到 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： CA4:1 B. :2 C.1:4 D.1:822欲使处于激发态的氢原子发出 线，则至少需提供多少能H量（eV ）? B1D21P1088A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.43已知锂原子光谱主线系最长波长为 6707 埃，辅线系线系限波长为
11、 3519 埃，则 Li 原子的电离电势为： AA5.38V B.1.85V C.3.53V D.9.14V4试判断原子态：1s1s 3S1,1s2p3P2,1s2p1D1, 2s2p3P2 中下列哪组是完全存在的？CA. 1s1s3S1 1s2p3P2 2s2p3P2 B .1s2p3P2 1s2p1D1C. 1s2p3P2 2s2p3P2 D.1s1s3S1 2s2p3P2 1s2p1D15原子在 6G3/2 状态,其有效磁矩为：BA ； B. 0； C. ； D. 3 B25B2156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：C. ； . ； . ； .
12、.7原子发射伦琴射线标识谱的条件是：C.原子外层电子被激发；.原子外层电子被电离；.原子内层电子被移走；.原子中电子自旋轨道作用很强。8设原子的两个价电子是 p 电子和 d 电子,在耦合下可能的原子态有：CA.4 个 ； B.9 个 ； C.12 个 ； D.15 个。9发生 +衰变的条件是 D99A.M(A,Z) M(A,Z1)m e; B.M(A,Z)M (A,Z1) 2m e;C. M(A,Z)M(A,Z1); D. M(A,Z) M(A,Z1)2m e10既参与强相互作用，又参与电磁相互作用和弱相互作用的粒子只有：AA.强子; B.重子和规范粒子; C.介子和轻子 ; D.介子和规范粒
13、子二、填空题（每题 4 分，共 20 分）1原子核式结构模型的提出是根据 粒子散射实验中 粒子的_1大角散射_。2夫赫实验的结果表明 _2原子能量量子化_。3如果原子处于 2P1/2 态,它的朗德因子 g 值为_ 2/3 _。4 Kr 样品的原子核数 N0在 18 年中衰变到原来数目的 1/3, 再8536过 18 年后幸存的原子核数为_4N 0/9 _。5碳原子基态的电子组态和原子态分别是_51s 22s22p2 3P0 _。三、 （10 分）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。四、 （15 分）已知： , , ,求钠原子的电离电势.35.1s86.0p01d若
14、不考虑精细结构，则钠原子自 态向低能级跃迁时，可产D3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？若1010考虑精细结构，则如何？五、 （10 分）解释 Cd 的 6438 埃的红光( 1D21P1) 在外磁场中的正常塞曼效应，并画出相应的能级图。六、 （8 分）氦原子有两个价电子,基态电子组态为 1s1s 若其中一个电子被激发到 2p 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.七、 （7 分）用 粒子轰击 147N 原子核，生成 178O 原子核。试计算核反应能和阈能。已知： 11H ：1.007825u, 42He：4.002603u, 147N：14.003074u， 178O：16.999133。三、 （10 分）玻尔假设：定态假设、频率条件、轨道角动量量子化假设 5 分氢原子基态的能量 2401emE5 分四、 （15 分）已知： , , ,钠原子的电离电势35.1s86.0p01.dV4.2eRhcUs5 分若不考虑精细结构，则钠原子自 态向低能级跃迁时跃迁选D3择定则 可发出 3 条谱线，其中主线系一条： ；锐线1,l PS3系一条： ；漫线系一条： ，能级跃迁图如下。 SP4P5 分考虑精细结构，则钠原子自 态向低能级跃迁时可发出 7 条谱D3
