原子物理-1-4套试题.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date原子物理-1-4套试题宝鸡文理学院试题 06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 （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。试求s，p谱项的量子数修正项，各为

2、多少？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。5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：（1） 在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9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 与2.57Mev，问这是吸能反应还是放

3、能反应？ 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，解 （1）不计反冲时， （5分）（2）有反冲时，能量、动量守恒。; ; （5分）2, 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， ； （2分） ； （2分） ，解之得； （3分） ， （3分）3，解: ，； （1） （2分）（测不准关系） （2） （2分） （3） （2分） （4分）4，解: （5分） （5分）5，解: 可采用正常塞曼效应的实验方案，这时，s=0， ； （4分） ； ； （2分） （2分）只要用实验精确测定了，则可用来测定 （2分

4、）6，解: ， （5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 （一） 适用专业 物理学 （5分）7，解: ， ， 少于半满， ，基态 （5分） O, (z=8), . , , , , , ,多于半满，基态 （5分）8，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）对于顺磁物质，当时，场量子强度骤减，即顺磁质吸收了场量子能量。（5分）9，解: ，（4分），（2分），（2分）， （2分）10 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 （5分）

5、 因为 所以，这是放能核反应 （5分）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 （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=）3 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支壳层都填满，3p支壳层半满；（2）n=1,n=2,n=3壳层及4s、4

6、p、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与）6 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，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1.1MeV。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

7、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 第一激发电势为1.85V（4分） 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） 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） 它小于实验值的原因是Li

8、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，故不能产生跃迁。（10分）4 解：由泡利不相容原理及原子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）(1) （4分） (2) （4分）5 解：，（5分）（5分）6 答：可采用正常塞曼效应的实验方案，这时，（4分），（4分）在实验中只要精确测定了，则可测定（2分）7 解：（2分） 对，, 对，,，不定 ，（4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 （二） 适用专业 物理学 不属于正常塞曼效应，相应的能

9、级跃迁图如图所示，沿垂直磁场方向可看到3条谱线（4分）8 解：N：， ，按Hund 定则 所以基态为: （5分）O: 同理 , , 基态（5分）9 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，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，它是光的粒子性的有力证据。（5分）10 解：（1），原子态：， ，（5分）（2）电子组态无变化，不产生电偶极跃迁（5分）11 解：核反

10、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） 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）12 解： ， （4分） （2分）代入E中得 （2分） 当（即理论值） （2分）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 （三） 适用专业 物理学 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=（ ）4 原子的4P支壳层最多可填充（ ）个电子；5 原子

11、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 （ ）；（ ）； （ ）（ ）；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耦合，可形成哪些原子态？当退激时，

12、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）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0.5291010m 2 原子核 3 4 6 5 p(质子) n（中子） 介子 6 K俘获 7 Q Q Q二 分

13、别分裂情况：不分裂 （3分） 分裂为两束（3分）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。 （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）对圆轨道： （4分）对椭圆轨道： 所以： （4分） 六 C（z=6） , ,S=0,1 , ,L=1.

14、取S=1，J=L-S=0 . (基态) （3分）O（z=8） , 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, , , , L=1 J=L+S=2 基态：（3分）七，图略（6分）八 （5分） 图略九 （2分） ， （2分） （2分）代入E中得 （2分） 当（即理论值） （2分）十 因为 所以 （1）（4分） （2）（2分） （3）（2分）所以 （2分）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 （四） 适用专业 物理学 一 填空：（20分）1 普朗克常量h=( )2 氢原子的第一玻尔轨道半径a0=( )

15、 3 核半径R=（ ）4 影响碱金属原子能量的两个独特的机制是（ ）与（ ）5 原子中的4p支壳层最多可填充（ ）个电子6 衰变中产生的一种粒子，与电场及磁场不会发生任何作用，这种粒子叫做（ ）7 ( )8 +( )+( )二 试列举原子物理学与核物理学中占有重要地位的5个实验。（10分）三 设计一个不同于汤姆逊的，简单而独特的光谱学实验，这个实验可用来测定电子的荷质比的精确值。（10分）四 名词解释：（10分）X射线的标识谱 康普顿效应 核反应能 兰姆位移 顺磁共振五 确定碳，氧的基态。（10分）六 He原子的两个电子处在2p3d组态，请安LS耦合，给出可能产生的原子态。（10分）七 对Li

16、的在弱磁场中的塞曼效应进行讨论，并画出相应的有关能级及跃迁图，并进一步标出，线。（10分）八 证明：原子的满支壳层，满壳层的，都为零。（10分）九 由玻尔的两条基本假设及角动量量子化条件，推导出类氢原子的轨道半径表达式，能量表达式以及里德伯常数的理论表达式，广义巴尔末公式。（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 （四） 适用专业 物理学 一 （20分）（各2分）1. h=6.62610-34JS 2. 0.529 3. , m到m 4.原子实极化 轨道贯穿 5. 6 6.中微子， Q 8. Q二（10分）（各2分）例如，粒子散射实验F-H实验S-

17、G实验compton实验 吴建雄的衰变实验塞曼效应实验等三可采用正常塞曼效应的实验方案。这时s=0，（2分），（2分），（2分），（2分）即在此实验中，只要精确测定了，B。则可得到。（2分）四 1 分立谱，波长很短，位于的量级，与靶材料的原子属性有关，它是靶材料的一种标识，是靶原子内壳层电子的跃迁而产生的。（2分）2 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。（2分）3 核反应后系统的总结合能与反应前系统的总结合能之差。（2分）4 氢原子中比

18、（理论值）升高的部分，来源于真空极化，是对量子电动力学的有力实验证据。（2分）5 当时，顺磁质从电磁波吸收了能量。（2分）五 1 C（z=6） , ,S=0,1 , ,L=1. 取S=1，J=L-S=0 . (基态) （5分）2 O（z=8） , S=1, , , , 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 （四） 适用专业 物理学 L=1 J=L+S=2 基态：（5分）六 S=0，1 L=3，2，1（4分） S=0 1L=1 （2分）2 （2分）3 （2分）七 . g M Mg （2分） （2分） （2分）, :（2分）, :（2分）八 证明：对于给定的n, , （4分）由泡利不相容原理可知，一个量子态能容纳一个电子，对于每一个完满支壳层 L=0 （2分） S=0 （2分） （2分）同理，完满壳层也成立。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 （四） 适用专业 物理学 九 （2分）， （2分） （2分）代入E中得 （2分） 当（即理论值） （2分）-