原子物理學(xué)2008A卷試題.doc

A卷 20072008學(xué)年 第 二 學(xué)期原子物理學(xué)期末試卷 專業(yè)班級 姓 名 學(xué) 號 開課系室 應(yīng)用物理系 考試日期 2008年6月14日7：30-9：30 題 號一二三總分得 分1234閱卷人復(fù)核人第 1 頁 共 9 頁說明：請認(rèn)真讀題，保持卷面整潔，可以在反面寫草稿，物理常數(shù)表在第4頁。一. 填空題(共30空，每空1分，共30分)1. 十九世紀(jì)末的三大發(fā)現(xiàn) 、 、 ，揭開了近代物理學(xué)的序幕。2. 原子質(zhì)量單位u定義為 。3. 教材中談到盧瑟福的行星模型(原子的有核模型)有三個困難，最重要的是它無法解釋原子的 問題。丹麥科學(xué)家玻爾正是為了解決這個問題，在其原子理論引入第一假設(shè)，即分離軌道和 假設(shè)，同時，玻爾提出第二假設(shè), 即 假設(shè)，給出頻率條件，成功解釋了困擾人們近30年的氫光譜規(guī)律之謎，第三步，玻爾提出并運用 ，得到角動量量子化、里德堡常數(shù)等一系列重要結(jié)果。4. 夫蘭克- 赫茲(Franck-Hertz) 實驗是用電子來碰撞原子，測定了使原子激發(fā)的“激發(fā)電勢”，證實了原子內(nèi)部能量是 的，從而驗證了玻爾理論。氫原子的電離能為 eV，電子與室溫下氫原子相碰撞，欲使氫原子激發(fā)，電子的動能至少為 eV。5. 在原子物理和量子力學(xué)中，有幾類特別重要的實驗，其中證明了光具有粒子性的有黑體輻射、 、 等實驗。6. 具有相同德布羅意波長的質(zhì)子和電子，其動量之比為 ，動能(不考慮相對論效應(yīng))之比為 。7. 根據(jù)量子力學(xué)理論，氫原子中的電子，當(dāng)其主量子數(shù)n=3時，其軌道磁距的可能取值為 。8. 考慮精細(xì)結(jié)構(gòu)，鋰原子(Li)第二輔線系(銳線系)的譜線為雙線結(jié)構(gòu)，躍遷過程用原子態(tài)符號表示為 ， 。(原子態(tài)符號要寫完整)9. 原子處于3D1狀態(tài)時，原子的總自旋角動量為 , 總軌道角動量為 ， 總角動量為 ； 其總磁距在Z方向上的投影的可能取值為 。 10. 泡利不相容原理可表述為： 。它只對 子適用，而對 子不適用。根據(jù)不相容原理，原子中量子數(shù)相同的最大電子數(shù)目是 ；相同的最大電子(同科電子)數(shù)目是 ； n相同的最大電子數(shù)是 。 11. X射線管發(fā)射的譜線由連續(xù)譜和特征譜兩部分構(gòu)成，其中，連續(xù)譜產(chǎn)生的機制是 ， 特征譜產(chǎn)生的機制是 。二、選擇題(共10小題，每題2分，共20分)1. 盧瑟福由粒子散射實驗得出原子核式結(jié)構(gòu)模型時，理論基礎(chǔ)是： ( )A. 經(jīng)典理論； B. 普朗克能量子假設(shè)；C. 愛因斯坦的光量子假設(shè)； D. 狹義相對論。2. 假設(shè)鈉原子(Z=11)的10個電子已經(jīng)被電離，則至少要多大的能量才能剝?nèi)ニ淖詈笠粋€電子？ ( )A.13.6eV ； B. 136eV ； C. 13.6keV ； D.1.64keV 。 3. 原始的斯特恩-蓋拉赫實驗是想證明軌道角動量空間取向量子化, 后來結(jié)果證明的是： ( )A. 軌道角動量空間取向量子化； B. 自旋角動量空間取向量子化；C. 軌道和自旋角動量空間取向量子化；D. 角動量空間取向量子化不成立。4. 堿金屬原子能級的雙重結(jié)構(gòu)是由于下面的原因產(chǎn)生： ( )A. 相對論效應(yīng)； B. 原子實極化； C. 價電子的軌道貫穿； D. 價電子的自旋與軌道角動量相互作用。5. 下列粒子中不服從泡利不相容原理的是： ( )A. 質(zhì)子； B. 光子； C. 中子； D. 電子。6. 下列原子態(tài)中，可能存在的原子態(tài)是哪個： ( )A.； B. ； C. ； D. 。 7. 鎂原子(Z=12)處于基態(tài)時，價電子的電子組態(tài)及基態(tài)原子態(tài)應(yīng)是： ( ) A. 2s2s 1S0；B. 2s2p 3P0；C. 3s3s 1S0； D. 3s3p 3P0。8. 在LS耦合下，兩個等價p電子(同科p電子)能形成的原子態(tài)是： ( )A. 1D，3D； B. 1P，1D，3P，3D；C. 1S，3P，1D； D. 1D，3D，1P，3P，1S，3S 。9. 基態(tài)原子態(tài)為5F1和3D2的中性原子束, 按斯特恩-蓋拉赫方法, 通過極不均勻磁場后各分裂成多少束? ( )A. 不分裂和5束； B. 不分裂和3束； C. 3束和5束； D. 11束和7束。10. 用電壓V加速的高速電子與金屬靶碰撞而產(chǎn)生X射線，若電子的電量為 - e，光速為c，普朗克常量為h，則所產(chǎn)生的X射線的短波限為： ( )A. hc/eV； B. eV/2hc； C. hc2/eV； D. 2hc/eV。常 數(shù) 表普朗克常數(shù) h = 4.13610-15eVs 里德堡常數(shù)R = 1.097107m-1= (91.16nm)-1基本電荷 e = 1.602 10-19C 阿伏伽德羅常數(shù)NA= 6.0221023mol-1玻耳茲曼常數(shù) k = 8.61710-5eVK-1 1eV折合溫度為11600K電子質(zhì)量 me = 0.511Mev/c2 原子質(zhì)量單位 u = 931MeV/c2玻爾磁子 mB = 5.78810-5eVT-1 玻爾半徑a0 = 0.0529nm 復(fù)合常數(shù)： 在下面計算題目中，三. 計算題(共50分)1. (本題共24分)1) (8分) 試從角動量量子化條件出發(fā)，推導(dǎo)氫原子中電子軌道運動半徑r 、能量E的量子表達(dá)式，給出相應(yīng)電子運動速度。(最終含玻爾半徑a0，基態(tài)能E1，光速c)2) (4分) 寫出類氫離子的能量、電子軌道半徑、相應(yīng)電子運動速度表達(dá)式。3)(4分)結(jié)合描述氫光譜實驗規(guī)律的里德堡公式，給出里德堡常數(shù)的表達(dá)式R。4)(4分) 對氫元素，考慮電子與原子核的質(zhì)心并不在原子核上時，寫出實際里德堡常數(shù)R與理論里德堡常數(shù)R之間的關(guān)系 。5)(4分) m- 子是一種基本粒子，除靜止質(zhì)量是電子質(zhì)量的207倍外，其余性質(zhì)與電子相同。當(dāng)它運動速度較慢時，被質(zhì)子俘獲形成 m 原子。試計算：m子原子的最低能量，以及賴曼系中最短波長。2. (10分) 試分析金屬鋰Li的漫線系的一條譜線(32D3/222P1/2)在弱場B中將分裂為多少條譜線？給出分裂后譜線的頻率n與原譜線頻率n0的關(guān)系式，并作出相應(yīng)的能級躍遷圖。3. (6分) 利用Cu(Z29)的特征X射線在屬于立方點陣的某晶體的晶面上