原子物理学试题汇编
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—赫兹实验得原理与结论。
1.原理:加速电子与处于基态得汞原子发生碰撞非弹性碰撞,使汞原子吸收电子转移得4、9eV得能量跃迁到第一激发态。处第一激发态得汞原子返回基态时,发射2500埃得紫外光。(3分)
结论:证明汞原子能量就是量子化得,即证明玻尔理论就是正确得。(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得费密子处于同一个量子态。(5分)
3.X射线标识谱就是如何产生得？
3.内壳层电子填充空位产生标识谱。(5分)
4.什么就是原子核得放射性衰变？举例说明之。
4.原子核自发地得发射αβγ射线得现象称放射性衰变,(4分)
例子(略)(1分)
5.为什么原子核得裂变与聚变能放出巨大能量？
5.因为中等质量数得原子核得核子得平均结合能约为8、6MeV大于轻核或重核得核子得平均结合能,故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大能量。(5分)
二、(20分)写出钠原子基态得电子组态与原子态。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)钠原子基态得电子组态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)依据跃迁选择定则1
0,
j
1,±
=
?
±
?＝
l (3分)
能级跃迁图为 (6分)
三、(15分)
,(1)写出所有可能得光
谱项符号
(3)
三、(15分
。 (7分)
(2)一共条60
(3)(3分)
四、(20分)6438埃。当
镉原子置于强度为2T 得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得波长与它们之间得波长差,并画出相应得光谱跃迁图。
四、(20分)单重态之间得塞曼分裂为正常塞曼效应,相邻谱线之间得
波数差为一个洛仑兹单位B 6.4612=?≈??
? ???λ
λ
λ (5分)
则得0
A 39.0=?λ (5分)
与0
00
A 6438.39A 6437A 6437.6＝，＝，＝＋－λλλ (5分)
能级跃迁图为 ( 5分)
五、(1)(10
,写出核反应方程式;在实验室坐标系中,这种核反应发生时中子必须有得最小得能量就是4、1MeV,试求反应能Q 值(n 1
0:1、008665u,F 19
9:18、998405 u)。
(2)(10分)已知U 235得核子得平均结合能为7、572 MeV,Sn 117及Sn 118得核子得平均结合能为8、6MeV,求U 235裂变为两个Sn 核时放出多少能量？平均一个核子释放多少能量？
五、(1)(10分)H O F n 1119819910＋→+ (5分)
MeV 89.31
00
min
-=+-=M M M E Q (5分)
(2)(10分)一个U 235共释放241、6MeV 能量。 (5分) 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.玻尔理论得成功之处与局限性。
1.玻尔理论成功之处:定态得概念,能量量子化,辐射频率法则,氢原子光谱五个线系得形成,为量子力学得建立奠定了基础。(3分)
局限性:没有脱离经典物理得框架,量子化条件得引入没有严密得数学证明,不能解释氢原子光谱得强度、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()t r Ψ,
描写,一般情况下波函数就是复数。(2分)
波函数模得平方()2
,t r Ψ 表示t 时刻在dz z z dy y y dx x x +++~,~,~区间单位体元内发现粒子得几率。(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得费密子处于同一个量子态。(5分)
4.X 射线标识谱就是如何产生得？
4.内壳层电子填充空位产生标识谱。(5分)
5.什么就是原子核得放射性衰变？举例说明之。
5.原子核自发地得发射γβα、、射线得现象称放射性衰变,(4分) 例子(略)(1分)
二、(20分)当处于基态得氢原子被12、3eV 光子激发后,被激发得氢原子可能产生几条谱线？求出相应谱线得频率(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得投影(结果用玻尔磁子表示) 四、(20分)镉原子在1D 2→1P 1得跃迁中产生得谱线波长为6438埃。当镉原子置于强度为2T 得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得波长与它们之间得波长差,并画出相应得光谱跃迁图。
五、(1)(10分)为进行H O F n 1119819910＋→+得核反应,在验室坐标系中,这
种核反应发生时中子必须有得最小得能量就是4、1MeV,试求反应能Q
值(n 10:1、008665u,F
199:18、998405 u)。(2)(10分)已知U 235得核子得平均结合能为7、572 MeV,Sn 117及Sn 118得核子得平均结合能为8、6MeV,求U 235裂变为两个Sn 核放出得能量及平均一个核子释放多少能量？ 二、(20分)基态得氢原子被12、3eV 光子激发后,跃迁到3=n 得能级。(5分)
被激发得氢原子可能产生3条谱线,相应谱线得频率分别就是 Hz 1057.4Hz,1046.2Hz,10918.2153152151?=?=?=λλλ。(15分) 三、(15分)(1)基态2
412=+j 束,由此
得23=j ,由2
D 得=L 。 (5分)
(2)B J e J P m e g
μμ101532==。 (5分) (3)B e J Jz e Jz m e gM P m e g μμ??
? ??--===109,103,103,10922 。 (5分) 四、(20分)单重态之间得塞曼分裂为正常塞曼效应,相邻谱线之间得
波数差为一个洛仑兹单位B 6.4612=?≈??? ???λ
λ
λ(5分);则得0
A 39.0=?λ(5
分)
与0
00
A 6438.39A 6437A 6437.6＝，＝，＝＋－λλλ (5分)
能级跃迁图为 ( 5分)
五、(1)(10
1890MeV 89.31
00
min
-=+-=M M M E Q (10分)
(2)(10分)一个U 235共释放241、6MeV 能量。 (5分) 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α粒子源与散射靶得条件下观察到α粒子被散射在90°与60°角方向上单位立体角内得粒子数之比为: C A.4:1 B 、2:2 C 、1:4 D 、1:8
2.欲使处于激发态得氢原子发出αH 线,则至少需提供多少能量(eV)? B
A 、13、6
B 、12、09
C 、10、2
D 、3、4
3.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3519埃,则Li 原子得电离电势为:A
A.5、38V B 、1、85V C 、3、53V D 、9、14V
4.试判断原子态:1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组就是完全存在得？C
A 、 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2
B 、1s2p 3P 2 1s2p 1D 1
C 、 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2
D 、1s1s 3S 1 2s2p 3P 2
1s2p 1D 1
5.原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为:B A.
B μ3
15
; B 、 0; C 、 B μ25; D 、 B μ215- 6.氖原子得电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子
基态为:C
Ａ、１Ｐ１; Ｂ、３Ｓ１; Ｃ 、１Ｓ０; Ｄ、３Ｐ０ 、 7.原子发射伦琴射线标识谱得条件就是:C
Ａ、原子外层电子被激发;Ｂ、原子外层电子被电离;
Ｃ、原子内层电子被移走;Ｄ、原子中电子自旋―轨道作用很强。 8.设原子得两个价电子就是p 电子与d 电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能得原子态有:C
A 、4个 ;
B 、9个 ;
C 、12个 ;
D 、15个。 9.发生β+衰变得条件就是D
A 、M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋m e ;
B 、M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e ;
C 、 M (A,Z)＞M (A,Z －1);
D 、 M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e 10.既参与强相互作用,又参与电磁相互作用与弱相互作用得粒子只有:A
A 、强子;
B 、重子与规范粒子;
C 、介子与轻子;
D 、介子与规范粒子
二、填空题(每题4分,共20分)
1.原子核式结构模型得提出就是根据α粒子散射实验中α粒子得_______1.大角散射_____________。
2.夫—赫实验得结果表明 _________2.原子能量量子化__________________________。
3.如果原子处于2P 1/2态,它得朗德因子g 值为_____ 2/3 ______。
4.8536Kr 样品得原子核数N 0在18年中衰变到原来数目得1/3, 再过18年后幸存得原子核数为___4.N 0/9 ______。
5.碳原子基态得电子组态与原子态分别就是___________5.1s 22s 22p 2 3P 0 _____________。
三、(10分)用简要得语言叙述玻尔理论,并根据您得叙述导出氢原子基态能量表达式。
四、(15分)①已知:35.1=?s ,86.0=?p ,01.0=?d ,求钠原子得电离电势、
②若不考虑精细结构,则钠原子自D 3态向低能级跃迁时,可产生几条谱线？就是哪两个能级间得跃迁？各对应哪个线系得谱线？若考虑精细结构,则如何？
五、(10分)解释Cd 得6438埃得红光(1D 2→1P 1) 在外磁场中得正常塞
曼效应,并画出相应得能级图。
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,由此形成得激发态向低能级跃迁时有多少种可能得光谱跃迁？画出能级跃迁图、
七、(7分)用α粒子轰击147N 原子核,生成178O 原子核。试计算核反应能与阈能。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
氢原子基态得能量242
01241
e m E e ???
? ?
?-=πε
5分
四、(15分)①已知:35.1=?s
,86.0=?p ,01.0=?d ,钠原子得电离电势
()V 14.532≈?-=
e
Rhc
U s
5分
②若不考虑精细结构,则钠原子自D 3态向低能级跃迁时跃迁选择
定则1,±?＝l 可发出3条谱线,其中主线系一条:P S 33~-=ν
;锐线系一条:S P 43~-=ν;漫线系一条:D P 33~-=ν,能级跃迁图如下。 5分
考虑精细结构,则钠原子自D 3态向低能级跃迁时可发出7条谱线。 5分
依据跃迁选择定则10,j 1,±=?±?＝l ,能级跃迁图如下。
波数差为一个洛仑兹单位1??? ???λ(5分)
与0
00
A 6438.39A 6437A 6437.6＝，＝，＝＋－λλλ
能级跃迁图为 ( 5分)
六、(8分)
1s1s 若其中一个电子被激发到2p 态,谱跃迁。 3分 依据跃迁选择定则0,J 1,,0±=?±?=?＝L S 能级跃迁图如下。 5分
七、(7分)用α粒子轰击147N 原子核,生成→ p
+ 178O
已知:11H :1、007825u, 42He:4、002603u, 14
7N:14、003074u,178O:16、999133。
核反应能 4分
()()[]()MeV
18.1001281.0 006958.18005677.182
2
2-≈-=-=+-+=c c c M M M M Q O H N α
核反应阈能MeV 53.114
4
1418.1≈+≈+-=N N
M M M Q E α阈 3分
原子物理学试题(B 卷)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.原子核式结构模型得提出就是根据α粒子散射实验中D
A 、绝大多数α粒子散射角接近180?
B 、α粒子只偏2?～3?
C 、以小角散射为主也存在大角散射
D 、以大角散射为主也存在小角散射
2.欲使处于激发态得氢原子发出αH 线,则至少需提供多少能量(eV)? B
A 、13、6
B 、12、09
C 、10、2
D 、3、4
3.基于德布罗意假设得出得公式V
26.12=λ ?得适用条件就是:A
A 、自由电子,非相对论近似
B 、一切实物粒子,非相对论近似
C 、被电场束缚得电子,相对论结果
D 、带电得任何粒子,非相对论近似
4.氢原子光谱形成得精细结构(不考虑蓝姆移动)就是由于:C
1S 0
1S O
A 、自旋－轨道耦合
B 、相对论修正与原子实极化、轨道贯穿
C 、自旋－轨道耦合与相对论修正
D 、 原子实极化、轨道贯穿、自旋－轨道耦合与相对论修正 5.设原子得两个价电子就是p 电子与d 电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能得原子态有:C
A 、4个
B 、9个
C 、12个
D 、15个
6.某原子处于4D 1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为:C
A 、2个;
B 、9个;
C 、不分裂;
D 、4个 7.氩(Ｚ＝18)原子基态得电子组态及原子态就是:
Ａ、1s 22s 22p 63s 23p 6 1S 0 Ｂ、1s 22s 22p 6２p 63d 8 3P 0 Ｃ、1s 22s 22p 63p 8 1S 0 Ｄ、 1s 22s 22p 63p 43d 2 2D 1/2 8.原子发射伦琴射线标识谱得条件就是:A
Ａ、原子外层电子被激发 Ｂ、原子外层电子被电离
Ｃ、原子内层电子被移走 Ｄ、原子中电子自旋―轨道作用很强 9.原子核平均结合能以中等核最大, 其值大约为C A 、8、5~7、5MeV B 、7、5~7、7MeV C 、7、7~8、7MeV D 、8、5~8、7MeV
10.发生β+衰变得条件就是D
A 、M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋m e
B 、M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e
C 、 M (A,Z)＞M (A,Z －1)
D 、 M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e 二、简述题(每小题2分,共20分) 1.什么就是电子？
1.从电子得属性方面回答。(4分)
2.波恩对波函数作出什么样得解释？
2.波函数模得平方()2
,t r Ψ 表示t 时刻在dz z z dy y y dx x x +++~,~,~区间单位体元内发现粒子得几率。(4分)
3.碱金属原子能级与轨道角量子数有关得原因就是什么？造成碱金属原子精细能级得原因就是什么？
3.碱金属原子能级与轨道角量子数有关得原因就是原子实得极化、价电子贯穿原子实。(2分)。
造成碱金属原子精细能级得原因就是价电子得自旋与轨道得相互作用。(3分)
4.何谓衰变常数、半衰期、平均寿命？
4.N dt dN －＝
λ,λ2ln =T ,λ
τ1
=。(4分) 5.基本粒子按其相互作用可分为几类？
5.光子、轻子、强子(重子、介子)。(4分)
三、(15分)不计电子自旋当电子在垂直于均匀磁场B
得平面内运动时,
试用玻尔理论求电子动态轨道半径与能级。
二、(15分)设电子在均匀磁场中作匀速率圆周运动得半径为r
、速度为v
,则有
r
mv evB 2
= (1)
),2,1(, ==n n mvr (2)
联立求得),2,1(,
==
n eB n r n (6分) 能量() ,2,1,==n m
n
eB E n (4分)
三、(10分)(1)钠原子基态得电子组态1s 22s 22p 63s;原子基态为2S 1/2。(2分)
(2)价电子被激发到4s 态向基态跃迁时可发出4条谱线。(3分) (3)依据跃迁选择定则10,j 1,±=?±?＝l (2分)
能级跃迁图为 (3分)
四、(10分)
发到4s 态,迁图,四、(15分),相邻谱线之间得
则得0
A 39.0
=?λ (5分)
与0A 6437.6＝－λ分)
分)
五、(15分)6438埃。当镉原子置于强度为2T 得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得波长与它们之间得波长差,并画出相应得光谱跃迁图。)
五、(10分)H O F n 1119819910＋→+ (5分)
MeV 89.31
00
min
-=+-=M M M E Q (5分)
六、(10分)用中子打击F
199
产生O 9,并放出一个新粒子,写出核反应方程式;在实验室坐标系中,这种核反应发生时中子必须有得最小得能量就是4、1MeV,试求反应能Q 值(n 1
0:1、008665u,F 19
9:18、998405 u)。
原子物理学试题(C 卷)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.如果用相同动能得质子与氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得得金原子半径上限就是用氘核子作为入射粒子测得得金原子半径上限得几倍？C
A 、2
B 、1/2
C 、1
D 、4 2.夫—赫实验得结果表明:B
A 、电子自旋得存在
B 、原子能量量子化
C 、原子具有磁性
D 、原子角动量量子化
3.基于德布罗意假设得出得公式V
26.12=λ ?得适用条件就是:A
A 、自由电子,非相对论近似
B 、一切实物粒子,非相对论近似
C 、被电场束缚得电子,相对论结果
D 、带电得任何粒子,非相对论近似
4.产生两条钠黄线得跃迁就是:A
A 、32P 1/2→32S 1/2 , 32P 1/2→32S 1/2
B 、3 2S 1/2→32P 1/2 , 32S 1/2→32P 3/2
C 、3 2
D 3/2→32P 1/2, 32D 3/2→32P 3/2 D 、3 2D 3/2→32P 1/2 , 32D 3/2→32P 3/2
5.泡利不相容原理说: D
A 、自旋为整数得粒子不能处于同一量子态中
B 、自旋为整数得粒子能处于同一量子态中
C 、自旋为半整数得粒子能处于同一量子态中
D 、自旋为半整数得粒子不能处于同一量子态中
6.在正常塞曼效应中,沿磁场方向观察时将瞧到几条谱线:C A 、0 B 、1 C 、2 D 、3
7.氖原子得电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为:C
Ａ、１Ｐ１ Ｂ、３Ｓ１ Ｃ 、１Ｓ０ Ｄ、３Ｐ０ 8.原子发射伦琴射线标识谱得条件就是:C
Ａ、原子外层电子被激发 Ｂ、原子外层电子被电离
Ｃ、原子内层电子被移走 Ｄ、原子中电子自旋―轨道作用很强
9.已知钠原子核23Na 基态得核自旋为I=3/2,因此钠原子基态32S 1/2
能级得超精细结构为A
A 、2个
B 、4个
C 、3个
D 、5个 10.发生β－衰变得条件就是C
A 、M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋m e
B 、M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)－m e
C 、M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)
D 、M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e 二、简述题(每小题4分,共20分)
1.简述玻尔对原子结构得理论得贡献与玻尔理论得地位与不足、 1.玻尔理论成功之处:定态得概念,能量量子化,辐射频率法则,氢原子光谱五个线系得形成,为量子力学得建立奠定了基础。(2分)
局限性:没有脱离经典物理得框架,量子化条件得引入没有严密得数学证明,不能解释氢原子光谱得强度、宽度等,无法全面地描述原子现象。(2分)
2.波恩对波函数作出什么样得解释？
2..波函数模得平方()2
,t r Ψ 表示t 时刻在
dz z z dy y y dx x x +++~,~,~区间单位体元内发现粒子得几率。(4分)
3.碱金属原子能级与轨道角量子数有关得原因就是什么？造成碱金属原子精细能级得原因就是什么？
3、碱金属原子能级与轨道角量子数有关得原因就是原子实得极化、价电子贯穿原子实。(2分)。
造成碱金属原子精细能级得原因就是价电子得自旋与轨道得相互作用。(2分)
4.泡里不相容原理内容就是什么？
4.在费米子体系中不允许有两个或两个以上得费米子处于同一个量子态。(4分)
5.基本粒子按其相互作用可分为几类？ 5.光子、轻子、强子(重子、介子)。(4分)
二、(10分)当处于基态得氢原子被12、3eV 光子激发后,被激发得氢原子可能产生几条谱线？求出相应谱线得频率(用玻尔理论,不考虑电子自旋) 二、(10分)基态得氢原子被12、3eV 光子激发后,跃迁到3=n 得能级。(4分)
被激发得氢原子可能产生3条谱线,相应谱线得频率分别就是 Hz 1057.4Hz,1046.2Hz,10918.2153152151?=?=?=λλλ。(6分) 三、(10分)
,
原子束分裂为4束,(三、(15分)(1)基态2412=+j 束,由此
得23=j ,由2D 得21,2==S L ,求得5
3=g 。 (5分)
(2)B J e J P m e g
μμ101532==。 (5分) (3)B e J Jz e Jz m e gM P m e g μμ??
? ??--===109,103,103,10922 。 (5分) 四、(15分)镉原子在1D 2→1P 1得跃迁中产生得谱线波长为6438埃。当镉原子置于强度为2T 得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得波长与它们之间得波长差,并画出相应得光谱跃迁图。
四、(15分)正常塞曼效应,相邻谱线之间得波数差为一个洛仑兹单位
B 6.4612=?≈??? ???λ
λ
λ,则得0
A 39.0=?λ(5分)与0
000A 6438.39A 6437A 6437.6＝，＝，＝
－λλλ(5分)能级跃迁图为 (5分)
五、(10分)7、572 MeV,Sn 117及Sn
118Sn 核时放出多少能量？平均一个核子释放多少能量？
五、(10分)一个U 235共释放241、6MeV 能量。 (5分) 平均一个核子释放1、036MeV 能量。 (5分)