原子物理學期末試題.doc

原子物理學試題（A卷）適用于2000級本科物理教育專業(yè)（20022003學年度第一學期）一、選擇題（每小題3分，共30分）1在同一粒子源和散射靶的條件下觀察到粒子被散射在90和60角方向上單位立體角內(nèi)的粒子數(shù)之比為：A4:1 B.:2 C.1:4 D.1:82欲使處于激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)出線，則至少需提供多少能量（eV）?A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.43已知鋰原子光譜主線系最長波長為6707埃，輔線系線系限波長為3519埃，則Li原子的電離電勢為：A5.38V B.1.85V C.3.53V D.9.14V4試判斷原子態(tài)：1s1s3S1,1s2p3P2,1s2p1D1, 2s2p3P2中下列哪組是完全存在的？A. 1s1s3S1 1s2p3P2 2s2p3P2 B .1s2p3P2 1s2p1D1C. 1s2p3P2 2s2p3P2 D.1s1s3S1 2s2p3P2 1s2p1D15原子在6G3/2狀態(tài),其有效磁矩為：A； B. 0； C. ； D. 6氖原子的電子組態(tài)為1s22s22p6,根據(jù)殼層結(jié)構(gòu)可以判斷氖原子基態(tài)為：.； .； .； . .7原子發(fā)射倫琴射線標識譜的條件是：.原子外層電子被激發(fā)；.原子外層電子被電離；.原子內(nèi)層電子被移走；.原子中電子自旋軌道作用很強。8設原子的兩個價電子是p電子和d電子,在耦合下可能的原子態(tài)有：A.4個 ； B.9個 ； C.12個 ； D.15個。9發(fā)生b+衰變的條件是A.M(A,Z)M(A,Z1)me; B.M(A,Z)M(A,Z1)2me;C. M(A,Z)M(A,Z1); D. M(A,Z)M(A,Z1)2me10既參與強相互作用，又參與電磁相互作用和弱相互作用的粒子只有：A.強子; B.重子和規(guī)范粒子; C.介子和輕子; D.介子和規(guī)范粒子二、填空題（每題4分，共20分）1原子核式結(jié)構(gòu)模型的提出是根據(jù)粒子散射實驗中粒子的_。2夫赫實驗的結(jié)果表明_。3如果原子處于2P1/2態(tài),它的朗德因子g值為_。4Kr樣品的原子核數(shù)N0在18年中衰變到原來數(shù)目的1/3, 再過18年后幸存的原子核數(shù)為_。5碳原子基態(tài)的電子組態(tài)和原子態(tài)分別是_。三、（10分）用簡要的語言敘述玻爾理論，并根據(jù)你的敘述導出氫原子基態(tài)能量表達式。四、（15分）已知：,求鈉原子的電離電勢.若不考慮精細結(jié)構(gòu)，則鈉原子自態(tài)向低能級躍遷時，可產(chǎn)生幾條譜線？是哪兩個能級間的躍遷？各對應哪個線系的譜線？若考慮精細結(jié)構(gòu)，則如何？五、（10分）解釋Cd的6438埃的紅光(1D21P1) 在外磁場中的正常塞曼效應，并畫出相應的能級圖。六、（8分）氦原子有兩個價電子,基態(tài)電子組態(tài)為1s1s若其中一個電子被激發(fā)到2p態(tài),由此形成的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時有多少種可能的光譜躍遷？畫出能級躍遷圖.七、（7分）用粒子轟擊147N原子核，生成178O原子核。試計算核反應能和閾能。已知：11H ：1.007825u, 42He：4.002603u, 147N：14.003074u，178O：16.999133。原子物理學試題（A卷）標準答案和評分標準一、選擇題（每小題3分，共30分）CBACBCCCDA二、填空題（每題4分，共20分）1大角散射2原子能量量子化32/34N0/951s22s22p2 3P0 三、（10分）玻爾假設：定態(tài)假設、頻率條件、軌道角動量量子化假設 5分氫原子基態(tài)的能量 5分四、（15分）已知：,鈉原子的電離電勢 5分若不考慮精細結(jié)構(gòu)，則鈉原子自態(tài)向低能級躍遷時躍遷選擇定則可發(fā)出3條譜線，其中主線系一條：；銳線系一條：；漫線系一條：，能級躍遷圖如下。 5分考慮精細結(jié)構(gòu)，則鈉原子自態(tài)向低能級躍遷時可發(fā)出7條譜線。 5分依據(jù)躍遷選擇定則，能級躍遷圖如下。 32D5/232D3/23P3S3D4S3D4S3P3S不考慮精細結(jié)構(gòu) 考慮精細結(jié)構(gòu)五、（10分）單重態(tài)之間的塞曼分裂為正常塞曼效應，相鄰譜線之間的波數(shù)差為一個洛侖茲單位 ，則得 （5分）和 能級躍遷圖為 （ 5分）1D21P1 3P23P11S01SO3S13P0六、（8分）氦原子有兩個價電子,基態(tài)電子組態(tài)為1s1s若其中一個電子被激發(fā)到2p態(tài),由此形成的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時有3種可能的光譜躍遷。 3分 依據(jù)躍遷選擇定則能級躍遷圖如下。 5分七、（7分）用粒子轟擊147N原子核，生成178O原子核。147N +42He p + 178O已知：11H ：1.007825u, 42He：4.002603u, 147N：14.003074u，178O：16.999133。核反應能 4分核反應閾能 3分原子物理學試題（B卷）適用于2000級本科物理教育專業(yè)（20022003學年度第一學期）一、選擇題（每小題3分，共30分）1原子核式結(jié)構(gòu)模型的提出是根據(jù)粒子散射實驗中A.絕大多數(shù)粒子散射角接近180 B.粒子只偏23C.以小角散射為主也存在大角散射 D.以大角散射為主也存在小角散射2欲使處于激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)出線，則至少需提供多少能量（eV）?A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.43基于德布羅意假設得出的公式 的適用條件是：A.自由電子，非相對論近似 B.一切實物粒子，非相對論近似C.被電場束縛的電子，相對論結(jié)果 D.帶電的任何粒子，非相對論近似4氫原子光譜形成的精細結(jié)構(gòu)（不考慮藍姆移動）是由于：A.自旋軌道耦合 B.相對論修正和原子實極化、軌道貫穿C.自旋軌道耦合和相對論修正 D. 原子實極化、軌道貫穿、自旋軌道耦合和相對論修正5設原子的兩個價電子是p電子和d電子,在耦合下可能的原子態(tài)有：A.4個 B.9個 C.12個 D.15個6某原子處于4D1/2態(tài),若將其放于弱磁場中,則能級分裂為：A.2個； B.9個； C.不分裂； D.4個7氬（18）原子基態(tài)的電子組態(tài)及原子態(tài)是：.1s22s22p63s23p6 1S0 .1s22s22p6p63d8 3P0.1s22s22p63p8 1S0 . 1s22s22p63p43d2 2D1/28原子發(fā)射倫琴射線標識譜的條件是：.原子外層電子被激發(fā) .原子外層電子被電離.原子內(nèi)層電子被移走 .原子中電子自旋軌道作用很強9原子核平均結(jié)合能以中等核最大, 其值大約為A.8.57.5MeV B.7.57.7MeV C.7.78.7MeV D.8.58.7MeV10發(fā)生b+衰變的條件是A.M(A,Z)M(A,Z1)me B.M(A,Z)M(A,Z1)2meC. M(A,Z)M(A,Z1) D. M(A,Z)M(A,Z1)2me二、簡述題（每小題2分，共20分）1什么是電子？2波恩對波函數(shù)作出什么樣的解釋？3堿金屬原子能級與軌道角量子數(shù)有關的原因是什么？造成堿金屬原子精細能級的原因是什么？4何謂衰變常數(shù)、半衰期、平均壽命？5基本粒子按其相互作用可分為幾類？三、（15分）不計電子自旋當電子在垂直于均勻磁場的平面內(nèi)運動時,試用玻爾理論求電子動態(tài)軌道半徑和能級。四、（10分）寫出鈉原子基態(tài)的電子組態(tài)和原子態(tài)。如果價電子被激發(fā)到4s態(tài)，問向基態(tài)躍遷時可能會發(fā)出幾條光譜線？試畫出能級躍遷圖，并說明之。五、（15分）鎘原子在1D21P1的躍遷中產(chǎn)生的譜線波長為6438埃。當鎘原子置于強度為2T的均勻磁場中時發(fā)生塞曼效應，試計算譜線塞曼分裂中各分量的波長和它們之間的波長差，并畫出相應的光譜躍遷圖。）六、（10分）用中子打擊產(chǎn)生，并放出一個新粒子，寫出核反應方程式；在實驗室坐標系中，這種核反應發(fā)生時中子必須有的最小的能量是4.1MeV，試求反應能值（：1.008665u，：18.998405 u）。原子物理學試題（B卷）標準答案和評分標準一、選擇題（每小題3分，共30分）DBACCCACDD二、簡述題（每小題4分，共20分）1從電子的屬性方面回答。（4分）2波函數(shù)模的平方表示時刻在區(qū)間單位體元內(nèi)發(fā)現(xiàn)粒子的幾率。（4分）3堿金屬原子能級與軌道角量子數(shù)有關的原因是原子實的極化、價電子貫穿原子實。（2分）。造成堿金屬原子精細能級的原因是價電子的自旋與軌道的相互作用。（3分）4，。（4分）5光子、輕子、強子（重子、介子）。（4分）二、（15分）設電子在均勻磁場中作勻速率圓周運動的半徑為、速度為，則有 （1） （2）聯(lián)立求得 （6分）能量 （4分）三、（10分）（1）鈉原子基態(tài)的電子組態(tài)1s22s22p63s；原子基態(tài)為2S1/2。（2分）（2）價電子被激發(fā)到4s態(tài)向基態(tài)躍遷時可發(fā)出4條譜線。（3分）（3）依據(jù)躍遷選擇定則 （2分）能級躍遷圖為 （3分）四、（15分）單重態(tài)之間的塞曼分裂為正常塞曼效應，相鄰譜線之間的波數(shù)差為一個洛侖茲單位 ，則得 （5分）和 （5分）能級躍遷圖為 （ 5分）1D21P1 五、（10分） （5分） （5分）原子物理學試題（C卷）適用于2000級本科物理教育專業(yè)（20022003學年度第一學期）一、選擇題（每小題3分，共30分）1如果用相同動能的質(zhì)子和氘核同金箔產(chǎn)生散射,那么用質(zhì)子作為入射粒子測得的金原子半徑上限是用氘核子作為入射粒子測得的金原子半徑上限的幾倍？A.2 B.1/2 C.1 D .42夫赫實驗的結(jié)果表明：A.電子自旋的存在 B.原子能量量子化 C.原子具有磁性 D.原子角動量量子化3基于德布羅意假設得出的公式 的適用條件是：A.自由電子，非相對論近似 B.一切實物粒子，非相對論近似C.被電場束縛的電子，相對論結(jié)果 D.帶電的任何粒子，非相對論近似4產(chǎn)生兩條鈉黃線的躍遷是：A.32P1/232S1/2 , 32P1/232S1/2 B.3 2S1/232P1/2 , 32S1/232P3/2C.3 2D3/232P1/2, 32D3/232P3/2 D.3 2D3/232P1/2 , 32D3/232P3/25泡利不相容原理說:A.自旋為整數(shù)的粒子不能處于同一量子態(tài)中B.自旋為整數(shù)的粒子能處于同一量子態(tài)中C.自旋為半整數(shù)的粒子能處于同一量子態(tài)中D.自旋為半整數(shù)的粒子不能處于同一量子態(tài)中6在正常塞曼效應中，沿磁場方向觀察時將看到幾條譜線：A.0 B.1 C.2 D.37氖原子的電子組態(tài)為1s22s22p6,根據(jù)殼層結(jié)構(gòu)可以判斷氖原子基態(tài)為：. . . .8原子發(fā)射倫琴射線標識譜的條件是：.原子外層電子被激發(fā) .原子外層電子被電離.原子內(nèi)層電子被移走 .原子中電子自旋軌道作用很強9已知鈉原子核23Na基態(tài)的核自旋為I=3/2,因此鈉原子基態(tài)32S1/2能級的超精細結(jié)構(gòu)為A.2個 B.4個 C.3個 D.5個10發(fā)生b衰變的條件是A.M(A,Z)M(A,Z1)me B.M(A,Z)M(A,Z1)meC.M(A,Z)M(A,Z1) D.M(A,Z)M(A,Z1)2me二、簡述題（每小題4分，共20分）1簡述玻爾對原子結(jié)構(gòu)的理論的貢獻和玻爾理論的地位與不足.2波恩對波函數(shù)作出什么樣的解釋？3堿金屬原子能級與軌道角量子數(shù)有關的原因是什么？造成堿金屬原子精細能級的原因是什么？4保里不相容原理內(nèi)容是什么？5基本粒子按其相互作用可分為幾類？二、（10分）當處于基態(tài)的氫原子被12.3eV光子激發(fā)后，被激發(fā)的氫原子可能產(chǎn)生幾條譜線？求出相應譜線的頻率（用玻爾理論，不考慮電子自旋）三、（10分）釔原子基態(tài)為2D，用這種原子進行史特恩蓋拉赫實驗時，原子束分裂為4束，求原子基態(tài)總磁矩及其在外磁場方向上的投影（結(jié)果用玻爾磁子表示）四、（15分）鎘原子在1D21P1的躍遷中產(chǎn)生的譜線波長為6438埃。當鎘原子置于強度為2T的均勻磁場中時發(fā)生塞曼效應，試計算譜線塞曼分裂中各分量的波長和它們之間的波長差，并畫出相應的光譜躍遷圖。五、（10分）已知的核子的平均結(jié)合能為7.572 MeV，及的核子的平均結(jié)合能為8.6MeV，求裂變?yōu)閮蓚€Sn核時放出多少能量？平均一個核子釋放多少能量？原子物理學試題（C卷）標準答案和評分標準一、選擇題（每小題3分，共30分）CBAADCCCAC二、簡述題（每小題4分，共20分）1玻爾理論成功之處：定態(tài)的概念，能量量子化，輻射頻率法則，氫原子光譜五個線系的形成，為量子力學的建立奠定了基礎。（2分）局限性：沒有脫離經(jīng)典物理的框架，量子化條件的引入沒有嚴密的數(shù)學證明，不能解釋氫原子光譜的強度、寬度等，無法全面地描述原子現(xiàn)象。（2分）2波函數(shù)模的平方表示時刻在區(qū)間單位體元內(nèi)發(fā)現(xiàn)粒子的幾率。（4分）堿金屬原子能級與軌道角量子數(shù)有關的原因是原子實的極化、價電子貫穿原子實。（2分）。造成堿金屬原子精細能級的原因是價電子的自旋與軌道的相互作用。（2分）4在費密子體系中不允許有兩個或兩個以上的費密子處于同一個量子態(tài)。（4分）5光子、輕子、強子（重子、介子）。（4分）二、（10分）基態(tài)的氫原子被12.3eV光子激發(fā)后，躍遷到的能級。（4分）被激發(fā)的氫原子可能產(chǎn)生3條譜線，相應譜線的頻率分別是 。（6分）三、（15分）（1）基態(tài)2D的釔原子束在外磁場中分裂為束，由此得 ，由2D得，求得。 （5分） （2）。 （5分）（3）。 （5分）1D21P1 四、（15分）正常塞曼效應，相鄰譜線之間的波數(shù)差為一個洛侖茲單位，則得（5分）和（5分）能級躍遷圖為 （5分）五、（10分）一個共釋放241.6MeV能量。 （5分）平均一個核子釋放1.036MeV能量。 （5分）