原子物理学复习资料.pdf

《原子物理学复习资料.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原子物理学复习资料.pdf（60页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、原子物理学总复习指导原子物理学总复习指导名词解释：光谱，氢原子线系，类氢离名词解释：光谱，氢原子线系，类氢离子，电离电势，激发电势，原子空间取子，电离电势，激发电势，原子空间取向量子化，原子实极化，轨道贯穿，有向量子化，原子实极化，轨道贯穿，有效电荷数，电子自旋，磁矩，旋磁比，效电荷数，电子自旋，磁矩，旋磁比，拉莫尔进动，拉莫尔频率，朗德拉莫尔进动，拉莫尔频率，朗德 g g 因因子，电子态，原子态，塞曼效应，电子子，电子态，原子态，塞曼效应，电子组态，组态，LS LS 耦合，耦合，jj jj 耦合，泡利原理，耦合，泡利原理，同科电子，元素周期表，壳层，原子基同科电子，元素周期表，壳层，原子基态

2、，洪特定则，朗德间隔定则态，洪特定则，朗德间隔定则数据记忆：电子电量，质量，普朗克常数据记忆：电子电量，质量，普朗克常量，玻尔半径，氢原子基态能量，里德量，玻尔半径，氢原子基态能量，里德1/60堡常量，堡常量，hchc，c c，玻尔磁子，精细结构，玻尔磁子，精细结构常数，拉莫尔进动频率常数，拉莫尔进动频率著名实验的内容、现象及解释：著名实验的内容、现象及解释：粒子粒子散射实验，光电效应实验，夫兰克散射实验，光电效应实验，夫兰克 赫赫兹实验，施特恩兹实验，施特恩盖拉赫实验，碱金属盖拉赫实验，碱金属光谱的精细结构，塞曼效应，反常塞曼光谱的精细结构，塞曼效应，反常塞曼效应，效应，理论解释：（汤姆逊原

3、子模型的不合理理论解释：（汤姆逊原子模型的不合理性），卢瑟福核式模型的建立、意义及性），卢瑟福核式模型的建立、意义及不足，玻尔氢原子光谱理论的建立、意不足，玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足，元素周期表义及不足，元素周期表计算公式：氢原子光谱线系，玻尔理论计算公式：氢原子光谱线系，玻尔理论能级公式、波数公式，角动量表达式及能级公式、波数公式，角动量表达式及2/60量子数取值（量子数取值（l l，s s，j j），），LSLS 耦合原子耦合原子态，态，jj jj 耦合原子态，朗德间隔定则，耦合原子态，朗德间隔定则，g g因子，塞曼效应，原子基态因子，塞曼效应，原子基态谱线跃迁图：精细结构，塞曼

4、效应；电谱线跃迁图：精细结构，塞曼效应；电子态及组态、原子态表示，选择定则，子态及组态、原子态表示，选择定则，1.1.同位素同位素：一些元素在元素周期表：一些元素在元素周期表中处于同一地位，有相同原子序数，中处于同一地位，有相同原子序数，这些元素别称为同位素。这些元素别称为同位素。2.2.类氢离子：原子核外只有一个电类氢离子：原子核外只有一个电子的离子，这类离子与氢原子类似，子的离子，这类离子与氢原子类似，叫类氢离子。叫类氢离子。3.3.电电离离电电势势：把把电电子子在在电电场场中中加加速，如使它与原子碰撞刚足以使原子速，如使它与原子碰撞刚足以使原子3/60电离，则加速时跨过的电势差称为电电离

5、，则加速时跨过的电势差称为电离电势。离电势。4.4.激发电势：激发电势：将初速很小的自由电将初速很小的自由电子通过电场加速后与处于基态的某种子通过电场加速后与处于基态的某种原子进行碰撞，当电场电压升到一定原子进行碰撞，当电场电压升到一定值时，发生非弹性碰撞，加速电子的值时，发生非弹性碰撞，加速电子的动能转变成原子内部的运动能量，使动能转变成原子内部的运动能量，使原子从基态激发到第一激发态，电场原子从基态激发到第一激发态，电场这一定值的电压称为该种原子的第一这一定值的电压称为该种原子的第一激发电势激发电势5.5.原子空间取向量子化：在磁场或原子空间取向量子化：在磁场或电场中原子的电子轨道只能取一

6、定的电场中原子的电子轨道只能取一定的几几个个方方向向，不不能能任任意意取取向向，一一般般的的4/60说，在磁场或电场中，原子的角动量说，在磁场或电场中，原子的角动量的取向也是量子化的。的取向也是量子化的。6.6.原子实极化：当价电子在它外边原子实极化：当价电子在它外边运动时，好像是处在一个单位正电荷运动时，好像是处在一个单位正电荷的库伦场中，当由于价电子的电场的的库伦场中，当由于价电子的电场的作用，原子实中带正电的原子核和带作用，原子实中带正电的原子核和带负电的电子的中心会发生微小的相对负电的电子的中心会发生微小的相对位移，于是负电的中心不再在原子核位移，于是负电的中心不再在原子核上，形成一个

7、电偶极子，这就是原子上，形成一个电偶极子，这就是原子实的极化。实的极化。7.7.轨道贯穿：当电子处在原子实外轨道贯穿：当电子处在原子实外边那部分轨道时，原子实对它的有效边那部分轨道时，原子实对它的有效电荷数电荷数 Z Z 是是 1 1，当电子处在穿入原子实，当电子处在穿入原子实5/60那部分轨道时，对它起作用的有效电那部分轨道时，对它起作用的有效电荷数荷数 Z Z 就要大于就要大于 1 1。8.8.有效电荷数：有效电荷数：9.9.电子自旋：电子既有某种方式的电子自旋：电子既有某种方式的转动而电子是带负电的，因而它也具转动而电子是带负电的，因而它也具有磁矩，这个磁矩的方向同上述角动有磁矩，这个磁

8、矩的方向同上述角动量的方向相反。从电子的观点，带正量的方向相反。从电子的观点，带正电的原子实是绕着电子运动的，电子电的原子实是绕着电子运动的，电子会感受到一个磁场的存在，电子既感会感受到一个磁场的存在，电子既感受到这个磁场，它的自旋取向就要量受到这个磁场，它的自旋取向就要量子化。（电子内禀运动或电子内禀运子化。（电子内禀运动或电子内禀运动量子数的简称）动量子数的简称）10.10.磁矩：磁矩：6/6011.11.旋磁比：粒子磁动量和角动量的旋磁比：粒子磁动量和角动量的比值。比值。12.12.拉莫尔进动：是指电子、原子核拉莫尔进动：是指电子、原子核和原子的磁矩在外部磁场作用下的进和原子的磁矩在外部

9、磁场作用下的进动。动。eB13.13.拉莫尔频率：拉莫尔频率：f=f=4mv，式中，式中 e e 和和 m m分别为电子的电荷和质量，分别为电子的电荷和质量，为导磁为导磁率，率，v v 为电子的速度。该频率被称为为电子的速度。该频率被称为拉莫尔频率拉莫尔频率14.14.朗德朗德 g g 因子：因子：磁矩磁矩j gepj2m7/60)s(s 1)对于单个电子：对于单个电子：g 1j(j 1)2lj(lj11)对于对于 LSLS 耦合：式子中的耦合：式子中的 L L，S S，J J 是各电是各电子耦合后的数值子耦合后的数值15.15.塞曼效应：当光源放在足够强的塞曼效应：当光源放在足够强的磁场中，

10、所发出光谱的谱线会分裂成磁场中，所发出光谱的谱线会分裂成几条，而且每条谱线的光是偏振的。几条，而且每条谱线的光是偏振的。16.16.电子组态：价电子可以处在各种电子组态：价电子可以处在各种状态，合称电子组态。状态，合称电子组态。17.17.泡利原理：不能有两个电子处在泡利原理：不能有两个电子处在同一状态。同一状态。18.18.同科电子：同科电子：*n和和 l l 二量子数相同二量子数相同的电子称为同科电子。的电子称为同科电子。8/6019.19.壳层：壳层：20.20.原原子子基基态态：原原子子的的能能量量最最低低状状态。态。21.21.洪特定则：只适合于洪特定则：只适合于 LSLS 耦合，从

11、耦合，从同一电子组态形成的级中，（同一电子组态形成的级中，（1 1）那重）那重数最高的亦即数最高的亦即 S S 值最大的能级位置最值最大的能级位置最低。（低。（2 2）重数相同即具有相同）重数相同即具有相同 S S 值的值的能级中，那具有最大能级中，那具有最大L L 值的位置最值的位置最低。低。22.22.朗德间隔定则：在一个多重能级朗德间隔定则：在一个多重能级的结构中，能级的二相邻间隔同有关的结构中，能级的二相邻间隔同有关的二的二 J J 值中较大那一值成正比。值中较大那一值成正比。9/60数据记忆：电子电量数据记忆：电子电量 1.602101.60210质量：9.1110质量：9.1110

12、31311919 C Ckgkg3434普朗克常量：6.6310普朗克常量：6.6310玻尔半径：玻尔半径：402a1mee2JJ11115.29105.2910 m m氢原子基态能量：氢原子基态能量：E=-13.6evE=-13.6ev里德堡常量：里德堡常量：R1.0974107m1RH1.0968107m1hchcc(c(2h)玻尔磁子：玻尔磁子：B0e2me1.16541029vsm精细结构常数精细结构常数:：e2a 7.29710-320hceB拉莫尔进动频率：拉莫尔进动频率：f=f=4mv，式中，式中 e e 和和 m m分别为电子的电荷和质量，分别为电子的电荷和质量，为导磁为导磁率

13、，率，v v 为电子的速度。该频率被称为拉为电子的速度。该频率被称为拉10/60莫尔频率。莫尔频率。理论解释：理论解释：1 1，（汤姆逊原子模型的不合理性），（汤姆逊原子模型的不合理性），卢瑟福核式模型的建立、意义及不足？卢瑟福核式模型的建立、意义及不足？在在散射试验中，平均只有散射试验中，平均只有 2-32-3 度的偏度的偏转，但有转，但有 1/80001/8000 的的粒子偏转大于粒子偏转大于 9090度，其中有接近度，其中有接近 180180 度的。度的。模型：原子有带正电的原子核和带负电模型：原子有带正电的原子核和带负电的电子组成，带正电部分很小，电子在的电子组成，带正电部分很小，电子

14、在带正电部分外边。带正电部分外边。实验现象解释：实验现象解释：粒子接近原子时，它粒子接近原子时，它受电子的作用引起的运动改变还是不大受电子的作用引起的运动改变还是不大11/60（库伦库伦 力不力不 大）大），粒粒子进子进 入原入原 子子区区域，它还在正电体以外，整个正电体对域，它还在正电体以外，整个正电体对它起作用，因此受库伦力是它起作用，因此受库伦力是2Ze240r2因为正因为正电部分很小，所以电部分很小，所以 r r 很小，故受的力很很小，故受的力很大，因此可能产生大角散射。大，因此可能产生大角散射。2 2，玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及，玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足？不足？条件

15、：电子只能处于一些分立的轨道，条件：电子只能处于一些分立的轨道，它只能在这些轨道上绕核转动，且不产它只能在这些轨道上绕核转动，且不产生电磁辐射。生电磁辐射。推导过程：推导过程：12/60库库 仑仑 力力 提提 供供 向向 心心 力力：（1 1）势能势能=k-=k-410Ze2mv22240rr1Ze2r（w=w=rZe21Ze2dr 40r240r1库仑库仑力做负功故势能增）力做负功故势能增）故能量故能量121Ze21Ze2E mv 240r402r（2 2）P mur nh2根根 据据 轨轨 道道 量量 子子 化化 条条 件件：(3)(3)联立（联立（1 1）（）（3 3）消去）消去 v v

16、 得得40n2h2r 其中n 1,2,3,.224mZe（4 4）令令40h2a142me2则则n2r a1Z（5 5）把把（4 4）式式 代代 入入（2 2）式式 有有E=E=22me2Z2其中n 1，2，3，.(40)2n2h213/60氢原子光谱：氢原子光谱：光光谱谱是是线线状状的的，谱谱线线有有一一定定位位置。置。谱线间有一定的关系谱线间有一定的关系每一条谱线的波数都可以表达为每一条谱线的波数都可以表达为两两光光谱谱项项之之差差，T(m)T(n),氢的光谱项是RH其中n为整数。2n1 1，E hcnR能级计算公式：能级计算公式：R R 为里德伯常为里德伯常2数数R1.0974107m1

17、RH1.0968107m12 2，量子化通则：，量子化通则：pdq nh，n 1,2,3.3 3，电子椭圆轨道半径：长半轴，电子椭圆轨道半径：长半轴a naZ短短21半轴半轴b nnaZ114/60n表示角量子数，nr表示径量子数，n1，2，3，.,n;nr n 1,n 2,n 3,.,0;4 4，史特恩史特恩-盖拉赫实验；其中磁力盖拉赫实验；其中磁力 F FdBdBdBcos；其中z是磁矩在磁场方向的分量，是沿磁场方向的dzdzdz磁感应强度变化的陡度，是磁矩与磁场方向之间的夹角。F zS 121 F L21 dB L21 dB L2at()()z()cos22 m v2m dzv2m dz

18、v5 5，（，（1 1）电子的角动量）电子的角动量=轨道角动量轨道角动量+自自旋角动量旋角动量Pj Pl Ps或Pl Ps jh其中j l s或j l s;2（2 2）但是较为准确的角动量计算公式）但是较为准确的角动量计算公式为：为：Pll(l 1)hh,Pss(s 1),故Pj22j(j 1)h,其中j l s或j l s;2单电子辐射跃迁的选择定则：单电子辐射跃迁的选择定则：l 1,j 0,16 6，课后习题中两个问题的解释：，课后习题中两个问题的解释：15/60主线系最长波长是电子从第一激发态向主线系最长波长是电子从第一激发态向激发态跃迁产生的，辅线系系限波长是激发态跃迁产生的，辅线系系

19、限波长是电子从无穷远处像第一激发态跃迁产生电子从无穷远处像第一激发态跃迁产生的。的。7 7，碱金属原子的光谱项可以表达为：，碱金属原子的光谱项可以表达为：T nR*2R(n )2它与氢原子光谱项的差别在于有效量子它与氢原子光谱项的差别在于有效量子数不是整数，而是主量子数减去一个数数不是整数，而是主量子数减去一个数值值8 8，（，（1 1）jj jj 耦合耦合1j l s或l s,而s.故每个电子有两个j值，也就是有两个pj，每个电子的pj再和另一个2h电子的pj合成原子的总角动量：PJJ(J 1),J只能有如下数值：2J j1 j2，j1 j21，.,j1 j2.16/60（2 2）LSLS

20、耦合：耦合：h而S s1 s2或S s1 s2故S 0或1；2h,l1l2;,其中L l1l2,l1l21,.PLL(L 1)2h.,L-S;,其中J L S，L S-1，PJJ(J 1)2一个单一态；显然对于S 0时，J L那就是一个能级，称为PSS(S 1)，称为三重态对于S 1时有，J L 1，L，L 1，共有三个J值，相当于有三个能级9 9，原子磁矩的计算：，原子磁矩的计算：（1 1）磁矩）磁矩j gepj2m)s(s 1)对于单个电子：对于单个电子：g 1j(j 1)2lj(lj11)（2 2）对两个或两个以上电子的原子，J gePJ，PJ是原子的总角动量。2mJ(J 1)L(L 1

21、)S(S 1)LS耦合g 1，其中L,S,J是各电子耦合后的数值。2J(J 1)jj耦合过于复杂，可以不记。1010，外磁场对原子的作用：，外磁场对原子的作用：原原 子子 受受 磁磁 场场 作作 用用 的的 附附 加加 能能 量量：17/60heB MgBB4m其中M称为磁量子数，只能取如下数值：E MgJ，J 1，.,J，g是朗德g因子，B磁场强度，B为波尔磁子。1111，塞曼效应的理论解释：，塞曼效应的理论解释：111Be（）M2g2 M1g1M2g2 M1g1L4mcBe其中L 为洛伦兹单位。4mc111 对于和相差不大时（）2塞曼跃迁也有跃迁定则，只有下列情况的跃迁发生：1 1，M 0

22、，产生线（当J 0时，M2 2，M 1，产生线。2 0 M1 0除外）。原子物理复习资料原子物理复习资料一、选择题一、选择题1.1.德布罗意假设可归结为下列关系式：德布罗意假设可归结为下列关系式：18/60（A A）hA A.E=h.E=h，p p=;B.;B.E=E=，P=P=;C.C.E=hE=h，p p=;D.;D.E=E=，p=p=2.2.夫兰克赫兹实验的结果表明：夫兰克赫兹实验的结果表明：(B)(B)A A 电子自旋的存在；电子自旋的存在；B B 原子能量量子化原子能量量子化C C 原子具有磁性；原子具有磁性；D D 原子角动量量子化原子角动量量子化3 3 为了证实德布罗意假设为了证

23、实德布罗意假设,戴维孙革末戴维孙革末于于 19271927 年在镍单晶体上做了电子衍射实年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了：验从而证明了：B BA.A.电子的波动性和粒子性电子的波动性和粒子性 B.B.电子的波电子的波动性动性 C.C.电子的粒子性电子的粒子性 D.D.所有粒子具所有粒子具有二项性有二项性4 4若镁原子处于基态若镁原子处于基态,它的电子组态应它的电子组态应19/60为：为：(C )(C )A A 2s2s2s2sB.2s2pB.2s2pC.3s3sC.3s3sD.3s3pD.3s3p5 5下述哪一个说法是不正确的下述哪一个说法是不正确的?(B )?(B )A.A.核力具有

24、饱和性核力具有饱和性;B.;B.核力与电荷有核力与电荷有关关;C.;C.核力是短程力核力是短程力;D.;D.核力是交换力核力是交换力.6 6按泡利原理，主量子数按泡利原理，主量子数 n n 确定后可有确定后可有多少个状态？多少个状态？(D )(D )2 2A.nA.n;B.2(2;B.2(2l+1);C.2j+1;+1);C.2j+1;D.2nD.2n7 7钠原子由钠原子由 nSnS 跃迁到跃迁到 3P3P 态和由态和由 nDnD 跃跃迁迁 到到 3P3P 态态 产产 生生 的的 谱谱 线线 分分 别别 属属 于于：（D D）20/602 2A.A.第一辅线系和基线系第一辅线系和基线系 B.B

25、.柏柏格曼系和第二辅线系格曼系和第二辅线系C.C.主线系和第一辅线系主线系和第一辅线系 D.D.第第二辅线系和第一辅线系二辅线系和第一辅线系8 8碱金属原子光谱精细结构形成的根本碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因：（物理原因：（A A）A.A.电子自旋的存在电子自旋的存在 B.B.观察仪器观察仪器分辨率的提高分辨率的提高C.C.选择定则的提出选择定则的提出 D.D.轨道角动轨道角动量的量子化量的量子化9 9铍（铍（BeBe）原子若处于第一激发态）原子若处于第一激发态,则则其电子组态：其电子组态：(D)(D)A.2s2sA.2s2s；B.2s3pB.2s3p；C.1s2p;C.1s2p;2

26、1/60D.2s2pD.2s2p1010 如果如果l是单电子原子中电子的轨道角动是单电子原子中电子的轨道角动量量子数量量子数,则偶极距跃迁选择定则为：则偶极距跃迁选择定则为：（C C）A.A.l 0;B.;B.l 0或或 1;C.1;C.l 1;D.D.l 11111设原子的两个价电子是设原子的两个价电子是 p p 电子和电子和 d d电子电子,在耦合下可能的原子态有：在耦合下可能的原子态有：C CA.4A.4 个个；B.9 B.9个个；C.12 C.12个个；D.15D.15 个个12.12.氦原子由状态氦原子由状态 1s2p1s2p P P2,1,02,1,0向向 1s2s1s2s S S

27、1 1跃迁跃迁,可产生的谱线条数为：可产生的谱线条数为：(C )(C )22/603 33 3A.0A.0；B.2 B.2；C.3 C.3；D.1 D.11313设原子的两个价电子是设原子的两个价电子是 d d 电子和电子和 f f电子电子,在在 L-SL-S 耦合下可能的原子耦合下可能的原子态有：态有：(D )(D )A.9A.9 个个；B.12 B.12 个个；C.15 C.15 个个；D.20D.20 个个；1414原子发射原子发射 X X 射线特征谱的条件是：射线特征谱的条件是：(C )(C )A.A.原子外层电子被激发；原子外层电子被激发；B.B.原子外原子外层电子被电离；层电子被电

28、离；C.C.原子内层电子被移走；原子内层电子被移走；D.D.原子中原子中电子自旋轨道作用很强电子自旋轨道作用很强1515 正常塞曼效应总是对应三条谱线，是正常塞曼效应总是对应三条谱线，是23/60因为：因为：C CA A每个能级在外磁场中劈裂成三每个能级在外磁场中劈裂成三个；个；B.B.不同能级的郎德因子不同能级的郎德因子 g g 大小不大小不同；同；C C每个能级在外场中劈裂后的间隔每个能级在外场中劈裂后的间隔相同；相同；D.D.因为只有三种跃迁因为只有三种跃迁16.16.钍钍 ThTh 的半衰期近似为的半衰期近似为 2525 天天,如果将如果将234902424 克克 ThTh 贮藏贮藏

29、100100 天天,则钍的数量将存留则钍的数量将存留多少克多少克?(A)?(A)A.1.5A.1.5；B.3B.3；C.6C.6；D.12.D.12.17.17.如果原子处于如果原子处于P P1/21/2态态,它的朗德因子它的朗德因子g g 值：值：(A )(A )24/602 2A.2/3A.2/3；B.1/3 B.1/3；C.2 C.2；D.1/2 D.1/26 6氖原子的电子组态为氖原子的电子组态为 1s1s 2s2s 2p2p,根根据壳层结构可以判断氖原子基态为：据壳层结构可以判断氖原子基态为：(C)(C).；.；.2 22 26 6；.1818原子发射伦琴射线标识谱的条件原子发射伦琴

30、射线标识谱的条件是：是：(C)(C).原子外层电子被激发；原子外层电子被激发；.原子原子外层电子被电离；外层电子被电离；.原子内层电子被移走；原子内层电子被移走；.原子原子中电子自旋轨道作用很强。中电子自旋轨道作用很强。1919原子核式结构模型的提出是根据原子核式结构模型的提出是根据 粒粒25/60子散射实验中（子散射实验中（C C）A.A.绝绝大大多多数数粒粒子子散散射射角角接接近近 180180B.B.粒子只偏粒子只偏 2 23 3C.C.以小角散射为主也存在大角散射以小角散射为主也存在大角散射D.D.以大角散射为主也存在小角散射以大角散射为主也存在小角散射2020氢原子光谱形成的精细结构

31、（不考氢原子光谱形成的精细结构（不考虑蓝姆移动）是由于：虑蓝姆移动）是由于：（C C）A.A.自旋轨道耦合自旋轨道耦合 B.B.相相对论修正和原子实极化、轨道贯穿对论修正和原子实极化、轨道贯穿C.C.自旋轨道耦合和相对论修正自旋轨道耦合和相对论修正D.D.原子实极化、轨道贯穿、自旋原子实极化、轨道贯穿、自旋轨道耦合和相对论修正轨道耦合和相对论修正2121氩（氩（1818）原子基态的电子组态）原子基态的电子组态26/60及原子态是：（及原子态是：（A A）2 22 26 6.1s.1s 2s2s 2p2p 3s3s 3p3p6 68 83 32 22 26 62 26 61 1S S0 0.1s

32、.1s 2s2s 2p2p p p 3d3dP P0 0.1s.1s 2s2s 2p2p 3p3pS S0 0.1s1s 2s2s 2p2p 3p3p 3d3dD D1/21/22222已知钠原子核已知钠原子核Na,Na,钠原子基态钠原子基态 3 3 S S1/21/2能级的超精细结构为能级的超精细结构为(A)(A)23232 22 22 26 64 42 22 22 22 26 68 81 1A.2A.2 个个 B.4 B.4 个个 C.3 C.3 个个D.5D.5 个个二填空题二填空题1 1在量子力学中波函数满足的三个基本在量子力学中波函数满足的三个基本条件是指连续的、单值的、有限的。条件

33、是指连续的、单值的、有限的。2 2碱金属原子能级比相应的氢原子能级碱金属原子能级比相应的氢原子能级27/60低主要是由于原子实的存在而发生的，低主要是由于原子实的存在而发生的，包括两种情况（包括两种情况（1 1）原子实极化；（）原子实极化；（2 2）轨道的贯穿。轨道的贯穿。3 3根据泡利不相容原理，原子的根据泡利不相容原理，原子的 3d3d 次次壳层一共可以容纳壳层一共可以容纳 10 10个电子。个电子。4 4第一个人工核反应是卢瑟福用第一个人工核反应是卢瑟福用 粒子粒子轰击氮气，产生了另外一个原子核和质轰击氮气，产生了另外一个原子核和质子子，其其核核反反应应方方程程可可写写为：为：。由于重核

34、和轻核。由于重核和轻核的结合能都低于中等核，因此一般获得的结合能都低于中等核，因此一般获得核能的方法是核能的方法是 核聚变核聚变 和和 核裂变核裂变。5 5卢瑟福根据卢瑟福根据 粒子散射实验提出了粒子散射实验提出了原子的核式结构模型。在这个结构中有原子的核式结构模型。在这个结构中有28/60一个带一个带 正正 电的原子核，核外散布着带电的原子核，核外散布着带负电的负电的电子。电子。6 6玻尔认为原子内部存在一系列离散的玻尔认为原子内部存在一系列离散的稳定状态定态。电子在这些定态上稳定状态定态。电子在这些定态上运动时不会运动时不会 发出或吸收能量，当原子从发出或吸收能量，当原子从一个定态跃迁到另

35、一个定态时，辐射电一个定态跃迁到另一个定态时，辐射电磁波的频率的是一定的，如果用磁波的频率的是一定的，如果用 E E1 1和和 E E2 2代表二定态的能量，电磁波的频率代表二定态的能量，电磁波的频率 满满足的关系是足的关系是。玻尔还提出。玻尔还提出了角动量量子化条件了角动量量子化条件。后。后来来 夫兰克夫兰克-赫兹赫兹 实验证实了能级的存实验证实了能级的存在。在。7 7X X 射线谱是由两部分构成了，一种是射线谱是由两部分构成了，一种是29/60连续连续 谱，一种是谱，一种是 标识谱。前者是由于标识谱。前者是由于电子的动能转化成辐射能，就有射线放电子的动能转化成辐射能，就有射线放出，称为出，

36、称为 轫致轫致 辐射，后者是由原子的辐射，后者是由原子的内层电子内层电子 受激发出的。描述受激发出的。描述 X X 射线在晶射线在晶体体中中衍衍射射的的布布拉拉格格公公式式是是。8 8第一个人工核反应是卢瑟福用粒子轰第一个人工核反应是卢瑟福用粒子轰击氮气，产生了另外一个原子核和质击氮气，产生了另外一个原子核和质子，其核反应方程可写为：。由于重核子，其核反应方程可写为：。由于重核和轻核的结合能都低于中等核，因此一和轻核的结合能都低于中等核，因此一般获得核能的方法是核聚变和核裂变。般获得核能的方法是核聚变和核裂变。9 9碳原子基态的电子组态和原子态分别碳原子基态的电子组态和原子态分别是是_2P2P

37、,_2P2P,_。30/601010原子核式结构模型的提出是根据原子核式结构模型的提出是根据粒粒子散射实验中子散射实验中粒子的粒子的_ _大角散射大角散射_ _。1111 夫夫 赫赫 实实 验验 的的 结结 果果 表表 明明_ _原子能量量子化原子能量量子化 _ _。三、计算题三、计算题1 1 Na Na 原子的基态项原子的基态项 3S3S。当把。当把 NaNa 原子原子激发到激发到 4P4P 态后，问当态后，问当 4P4P 激发态向低能激发态向低能级跃迁时可能产生哪些谱线（不考虑精级跃迁时可能产生哪些谱线（不考虑精细结构）？画出相应的能级图。细结构）？画出相应的能级图。2 2H原子的两个电子

38、处在原子的两个电子处在 2p3d2p3d 电子组电子组e态。问可能组成哪几种原子态态。问可能组成哪几种原子态?用原子态用原子态的符号表示之。已知电子间是的符号表示之。已知电子间是 LSLS 耦合。耦合。31/605 5已知氦原子的一个电子被激发到已知氦原子的一个电子被激发到 2p2p轨道，而另一个电子还在轨道，而另一个电子还在 1s1s 轨道。试做轨道。试做出能级跃迁图来说明可能出现哪些光谱出能级跃迁图来说明可能出现哪些光谱线跃迁？线跃迁？7 7Li漫线系的一条谱线漫线系的一条谱线(3 D23/222P1/2)在弱磁场在弱磁场中将分裂成多少条谱线？试作出相应的中将分裂成多少条谱线？试作出相应的

39、能级跃迁图。能级跃迁图。8 8Na原子的基态原子的基态 3S3S。已知其共振线波。已知其共振线波长为长为 58935893A，漫线系第一条的波长为，漫线系第一条的波长为81938193A，基基 线线 系系 第第 一一 条条 的的 波波 长长 为为1845918459A，主线系的系限波长为，主线系的系限波长为24132413A。试求试求 3S3S、3P3P、3D3D、4F4F 各谱项的项值。各谱项的项值。9 9氦原子光谱中波长为氦原子光谱中波长为6678.1A(1s3d D 1s2p P)及及112132/607065.1A(1s3s1S11s2p3P0)的两条谱线，在磁场中发生的两条谱线，在磁

40、场中发生塞曼效应时应分裂成几条？分别作出能塞曼效应时应分裂成几条？分别作出能级跃迁图。问哪一个是正常塞曼效应？级跃迁图。问哪一个是正常塞曼效应？哪个不是？为什么？哪个不是？为什么？1010H和 n的质量分别是的质量分别是 1.00782521.0078252 和和11101.00866541.0086654 质量单位，算出质量单位，算出C中每个核子中每个核子126的平均结合能（的平均结合能（1 1 原子量单位原子量单位=931.5MeV/c）。）。21111、解释、解释 CdCd 的的 64386438 埃的红光埃的红光(D D2 2 P P1 1)在外磁场中的正常塞曼效应，并画出相在外磁场中

41、的正常塞曼效应，并画出相应的能级图。应的能级图。1212、氦原子有两个价电子、氦原子有两个价电子,基态电子组态基态电子组态为为 1s1s1s1s 若其中一个电子被激发到若其中一个电子被激发到 2p2p 态态,33/601 11 1由此形成的激发态向低能级跃迁时有多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？画出能级跃迁图少种可能的光谱跃迁？画出能级跃迁图.原子物理复习题原子物理复习题填空题填空题1.1.各种原子的半径是不同的，但都具有各种原子的半径是不同的，但都具有相同的数量级，即相同的数量级，即。2.2.光谱从形状来区别，可分为光谱从形状来区别，可分为是分是分子所发出的、子所发出的

42、、是原子所发的、是原子所发的、是固是固体加热所发的光谱。体加热所发的光谱。3.3.氢原子的光谱项氢原子的光谱项 T T 等于等于nR，它与原子，它与原子2的内部能量的内部能量 E E 的关系是的关系是。4.4.氢原子的电子只能在一系列一定大小氢原子的电子只能在一系列一定大小的、彼此分隔的轨道上运动；这样的的、彼此分隔的轨道上运动；这样的34/60轨道我们说是轨道我们说是。表达这些物理量的。表达这些物理量的各公式中的各公式中的 n n 称为称为。5.5.基态氢原子的电离电势是基态氢原子的电离电势是伏，第伏，第一激发电势是一激发电势是伏。伏。6.6.关于关于 粒子散射的实验与理论充分证粒子散射的实

43、验与理论充分证明了明了。7.7.氢原子光谱的谱线系有在紫外区和可氢原子光谱的谱线系有在紫外区和可见区的见区的；和三个红外区的；和三个红外区的。8.8.氢原子的电子只能在一系列一定大小氢原子的电子只能在一系列一定大小的、彼此分隔的轨道上运动；这样的的、彼此分隔的轨道上运动；这样的轨道我们说是轨道我们说是。9.9.波长为波长为 1 1A的的 X X 光光子的动量和能量光光子的动量和能量各为各为，。35/6010.10.经过经过 1000010000 伏特电势差加速的电子伏特电势差加速的电子束的德布罗意波波长为束的德布罗意波波长为，用该电，用该电压加速的质子束，其德布罗意波波长压加速的质子束，其德布

44、罗意波波长是是。11.11.与实物粒子联系着的波为与实物粒子联系着的波为，关，关系式为系式为。12.12.根据玻恩德布罗意波的统计解释，根据玻恩德布罗意波的统计解释，d体积中发现一个实物粒子的几率表达体积中发现一个实物粒子的几率表达式为式为；几率密度为；几率密度为 ,粒子在整个粒子在整个空间各点出现的几率总和等于空间各点出现的几率总和等于。13.13.德布罗意波函数必须满足的标准条德布罗意波函数必须满足的标准条件件。14.14.同一个同一个在在 jj jj 耦合和耦合和 LSLS 耦合中形耦合中形36/60成的原子态的数目成的原子态的数目。15.15.从实验的分析，已经知道碱金属原从实验的分析

45、，已经知道碱金属原子的能级都是子的能级都是的，足见电子自旋有的，足见电子自旋有个取向。个取向。16.16.碱金属原子的光谱分为四个线系，碱金属原子的光谱分为四个线系，即即，。17.17.通过对碱金属原子光谱精细结构的通过对碱金属原子光谱精细结构的讨论，可得到这样一个结论：碱金属讨论，可得到这样一个结论：碱金属原子的原子的 s s 能级是能级是，其余所有，其余所有 p p、d d、f f等能级都是等能级都是。18.18.实验的观察发现氦及周期系第二族实验的观察发现氦及周期系第二族的元素的光谱有相仿的结构，它们都的元素的光谱有相仿的结构，它们都有有套线系，即套线系，即个主线系，个主线系，37/60

46、个辅线系等。个辅线系等。19.Be19.Be 原子的原子序数原子的原子序数 Z=4Z=4，它的基态，它的基态的电子组态是的电子组态是，它们在，它们在 LSLS 耦合下形耦合下形成的原子态符号成的原子态符号；它的第一激发态；它的第一激发态的电子组态是的电子组态是，它们在，它们在 LSLS 耦合下耦合下形成的原子态符号形成的原子态符号。20.20.塞曼效应是在塞曼效应是在中原子中原子的现的现象。象。21.21.塞曼跃迁的选择定则是塞曼跃迁的选择定则是。22.n=422.n=4 壳层的原子中具有相同的量子壳层的原子中具有相同的量子数数m数数ms12的电子数为的电子数为；具有相同的量子；具有相同的量子

47、的电子数为的电子数为。l 22323 原子中能够有下列量子数相同的最原子中能够有下列量子数相同的最38/60大电子分别是大电子分别是、。（。（1 1）n n、l l、ml（2 2）n n、l l（3 3）、）、n n24.n24.n 和和 l l 相同的电子称为相同的电子称为。25.25.通过通过、实验和实验和等三等三方面的实验证实了电子具有自旋。方面的实验证实了电子具有自旋。26.26.电子在原子中的状态完全由电子在原子中的状态完全由个个量子数决定，它们是量子数决定，它们是。27.27.电子在原子中的分布遵从电子在原子中的分布遵从原原理、理、原理。原理。28.28.核力的主要性质有核力的主要

48、性质有、和和的几方面。的几方面。29.29.20882Pb核的比结合能为核的比结合能为 8MeV/8MeV/核子，在核子，在20882核子结合为核子结合为Pb核的过程中，质量亏损核的过程中，质量亏损39/60为为选择题选择题1.1.原子核式结构模型的提出是根据原子核式结构模型的提出是根据粒子粒子散射实验中散射实验中A.A.绝大多数绝大多数粒子散射角接近粒子散射角接近 180180 B.B.粒子只偏粒子只偏 2 23 3C.C.以小角散射为主也存在大角散射以小角散射为主也存在大角散射 D.D.以大角散射为主也存在小角散射以大角散射为主也存在小角散射2.2.氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线氢原子光

49、谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为限波长分别为A.R/4A.R/4 和和 R/9 B.RR/9 B.R 和和 R/4 C.4/RR/4 C.4/R 和和9/R D.1/R9/R D.1/R 和和 4/R4/R3.3.原子半径的数量级是原子半径的数量级是40/60A A1010cm;B.10cm;B.10-8-8m C.10m C.10-10-10m D.10m D.10-1313mm4.4.氢原子赖曼系的线系限波数为氢原子赖曼系的线系限波数为 R,R,则氢则氢原子的电离电势为原子的电离电势为A A3Rhc/4 B.Rhc C.3Rhc/4e D.3Rhc/4 B.Rhc C.3Rhc/4e

50、D.Rhc/eRhc/e5.5.根据玻尔理论根据玻尔理论,若将氢原子激发到若将氢原子激发到 n=5n=5的状态的状态,则则A.A.可能出现可能出现 1010 条谱线，分别属四个线系条谱线，分别属四个线系B.B.可能出现可能出现 9 9 条谱线，分别属条谱线，分别属 3 3 个线系个线系C.C.可能出现可能出现 1111条谱线，分别属条谱线，分别属 5 5 个线系个线系D.D.可能出现可能出现 1 1 条谱线，属赖曼系条谱线，属赖曼系6.6.已知一对正负电子绕其共同的质心转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动会暂时形成类似于氢原子的结构的“正正41/601010电子