原子物理14套試題

1、寶雞文理學(xué)院試題 課程名稱原子物理適用時(shí)間2007年6月試卷類別一適用專業(yè)物理學(xué)一原子原來靜止，當(dāng)它從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)，放出一個(gè)光子。試求不計(jì)反沖和計(jì)反沖時(shí)的光波長(zhǎng)。鉀原子共振線波長(zhǎng)為7665 ，主線系系限波長(zhǎng)為2858 ，已知其基態(tài)為4s。試求s，p譜項(xiàng)的量子數(shù)修正項(xiàng)，各為多少？一原子的激發(fā)態(tài)發(fā)射波長(zhǎng)為6000的光譜線，測(cè)得波長(zhǎng)的精度為 ，試問該原子態(tài)的壽命為多長(zhǎng)？4分別寫出質(zhì)子轟擊產(chǎn)生，粒子轟擊產(chǎn)生的核反應(yīng)方程式。5設(shè)計(jì)一個(gè)用光譜學(xué)方法測(cè)定電子荷質(zhì)比的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方法。6氦原子從躍遷的光譜波長(zhǎng)為6678 ，計(jì)算：（1） 在磁場(chǎng)中發(fā)生的塞曼效應(yīng)（用洛倫茲單位）（2） 畫出塞曼能級(jí)躍遷圖，標(biāo)出

2、線，線。7確定C，O原子的基態(tài)。8名詞解釋： 射線韌致譜，順磁共振9由玻爾的兩條基本假設(shè)，角動(dòng)量量子化條件，推導(dǎo)出類氫原子的能量，軌道半徑表達(dá)式，廣義巴爾末公式及里德伯常數(shù)的表達(dá)式。10計(jì)算的核反應(yīng)能， 已知與的比結(jié)合能分別等于1.1Mev 與2.57Mev，問這是吸能反應(yīng)還是放能反應(yīng)？ 原子物理參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（一）適用專業(yè)物理學(xué)1，解 （1）不計(jì)反沖時(shí)，（5分）（2）有反沖時(shí)，能量、動(dòng)量守恒。; ; （5分）2, 解: 共振線對(duì)應(yīng)4s與4p態(tài)間的躍遷，主線系系限波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)基態(tài)與的態(tài)的躍遷，；（2分）；（2分），解之得；（3分），（3分）3，解:

3、 ，； （1）（2分）（測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系） （2） （2分） （3）（2分）（4分）4，解: （5分）（5分）5，解: 可采用正常塞曼效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，這時(shí)，s=0，； （4分）； ；（2分）（2分）只要用實(shí)驗(yàn)精確測(cè)定了，則可用來測(cè)定（2分）6，解: ，（5分）原子物理參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（一）適用專業(yè)物理學(xué)（5分）7，解: ， ， 少于半滿， ，基態(tài) （5分） O, (z=8), ., ,多于半滿，基態(tài) （5分）8，答：即x射線的連續(xù)譜，與靶材料屬性無關(guān)，它是高速電子打到靶材料上因負(fù)加速度而產(chǎn)生的電磁輻射，其短波長(zhǎng)與電子的加速電壓有關(guān)，大，??；（5分）對(duì)于

4、順磁物質(zhì)，當(dāng)時(shí)，場(chǎng)量子強(qiáng)度驟減，即順磁質(zhì)吸收了場(chǎng)量子能量。（5分）9，解:，（4分），（2分），（2分），（2分）10 解：核反應(yīng)能可用反應(yīng)后系統(tǒng)的總結(jié)合能與反應(yīng)前的總結(jié)合能之差來表示（5分） 因?yàn)?所以，這是放能核反應(yīng)（5分）原子物理試題 課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（二）適用專業(yè)物理學(xué)（每題10分，10×10100分）1 已知Li原子光譜主線系最長(zhǎng)波長(zhǎng)=6707，輔線系系限波長(zhǎng)=3519。求Li原子第一激發(fā)電勢(shì)和電離電勢(shì)。2 如果把一個(gè)Li原子看成一個(gè)類氫原子，求其2s電子的電離能，并簡(jiǎn)要解釋它與實(shí)驗(yàn)值5.039eV的偏差的原因。（R=）3 在兩個(gè)價(jià)電子原子中，

5、sd組態(tài)和pp組態(tài)間能否躍遷？為什么？4 有兩種原子，在基態(tài)時(shí)其電子殼層是這樣填充的：（1）n=1,n=2殼層和3s支殼層都填滿，3p支殼層半滿；（2）n=1,n=2,n=3殼層及4s、4p、4d支殼層都填滿。試問這兩種中性原子中分別有多少個(gè)電子？5 分別寫出質(zhì)子轟擊、粒子轟擊的核反應(yīng)方程式。（它們的產(chǎn)物中分別含有與）6 設(shè)計(jì)一個(gè)用光譜學(xué)方法測(cè)定電子荷質(zhì)比的實(shí)驗(yàn)。7 某一條譜線（）在磁場(chǎng)（B）中發(fā)出塞曼分裂。試問：從垂直磁場(chǎng)方向觀察，原譜線分裂為幾條？相鄰兩譜線的波數(shù)差等于多少？是否屬于正常塞曼效應(yīng)？并畫出相應(yīng)的能級(jí)躍遷圖。8 確定N、O原子的基態(tài)。9 解釋：（1）X射線的標(biāo)識(shí)譜（2）康普頓效

6、應(yīng)10 對(duì)于Ls藕合的3p4d組態(tài)，寫出所有的原子態(tài)，指出可能的躍遷。11 計(jì)算的核反應(yīng)能，已知與的比結(jié)合能分別等于1.1MeV。問這是吸能反應(yīng)還是放能反應(yīng)。12 由玻爾的兩條基本假設(shè)，角動(dòng)量量子化條件，推導(dǎo)出氫原子的軌道半徑，能量表達(dá)式，廣義巴爾末公式及里德伯常數(shù)的表達(dá)式。要求：（1）1-7題必答； （2）8-12中任選3個(gè)題解答。原子物理參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（二）適用專業(yè)物理學(xué)1 解：主線系最長(zhǎng)波長(zhǎng)即電子從第一激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷產(chǎn)生的（4分） 輔線系系限波長(zhǎng)是從無限遠(yuǎn)處向第一激發(fā)態(tài)躍遷而產(chǎn)生的（4分） 此說明Li從第一激發(fā)態(tài)電離電勢(shì)為V（2分）2

7、解：當(dāng)把Li原子看成類氫原子，2s電子的電離能為（5分） 它小于實(shí)驗(yàn)值的原因是Li原子實(shí)的極化與軌道貫穿。（5分）3 解：sd組態(tài)，pp組態(tài)，均為偶宇稱性，躍遷只能發(fā)生在偶宇稱奇宇稱，故不能產(chǎn)生躍遷。（10分）4 解：由泡利不相容原理及原子中的電子填充的規(guī)律知道，每個(gè)殼層上最多能容納的電子數(shù)為，每個(gè)支殼層上能容納的最多電子數(shù)為（2分）(1)（4分） (2)（4分）5 解：，（5分）（5分）6 答：可采用正常塞曼效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，這時(shí)，（4分），（4分）在實(shí)驗(yàn)中只要精確測(cè)定了，則可測(cè)定（2分）7 解：（2分） 對(duì)，, 對(duì)，,，不定 ，（4分）原子物理參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)

8、第一學(xué)期試卷類別（二）適用專業(yè)物理學(xué) 不屬于正常塞曼效應(yīng)，相應(yīng)的能級(jí)躍遷圖如圖所示，沿垂直磁場(chǎng)方向可看到3條譜線（4分）8 解：N：，按Hund 定則 所以基態(tài)為:（5分）O: 同理 , 基態(tài)（5分）9 答: (1)它是一種分立譜，波長(zhǎng)很短，與靶原子屬性有關(guān)，它是靶原子內(nèi)層電子的躍遷而產(chǎn)生的，因而是靶原子的一種標(biāo)識(shí)。（5分）（2）短波長(zhǎng)的電磁輻射（x, r），被物質(zhì)散射后，在散射光中，除了波長(zhǎng)不變的成分外，還有波長(zhǎng)增大的成分，可認(rèn)為是光子與散射物中的自由電子發(fā)生了碰撞，由動(dòng)量守恒，能量守恒可計(jì)算出，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，它是光的粒子性的有力證據(jù)。（5分）10 解：（1），原子態(tài)：，（5分）（2）電

9、子組態(tài)無變化，不產(chǎn)生電偶極躍遷（5分）11 解：核反應(yīng)能可用反應(yīng)后系統(tǒng)的總結(jié)合能與反應(yīng)前的總結(jié)合能之差來表示（5分）原子物理參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（二）適用專業(yè)物理學(xué) 因?yàn)?所以，這是放能核反應(yīng)（5分）12 解：， （4分）（2分）代入E中得 （2分）當(dāng)（即理論值） （2分）原子物理試題 課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（三）適用專業(yè)物理學(xué)一填空：（30分）1 玻爾的第一軌道半徑a0=（ ）2 粒子大角散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)，原子中有一個(gè)帶正電荷的（ ）3 實(shí)物粒子與光子一樣，滿足（1）E=（ ）；（2）P=（ ）4 原子的4P支殼層最多可填充（

10、）個(gè)電子；5 原子核的基本成分是（）與（）；核力是通過交換（）而實(shí)現(xiàn)的；6 衰變的三種形式為( ),( ),以及（ ）；7 （ ）；（ ）；（ ）（ ）；二 畫出SG實(shí)驗(yàn)的裝置圖，如果采用基態(tài)Cd（），基態(tài)K（）的原子為樣品，它們分別分裂為幾束？（6分）三 畫出Na原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)圖（n4），并標(biāo)出可能的躍遷。（6分）四 名詞解釋：（10分）康普頓效應(yīng) 順磁共振 五 證明：氫原子穩(wěn)定的軌道上（圓或橢圓）正好能容納下整數(shù)個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)。（10分）六 確定碳（z6）,氧（z=8）原子的基態(tài)。（6分）七 鈹原子的基態(tài)的電子組態(tài)是。（1）如果其中一個(gè)電子被激發(fā)到3P態(tài)，按LS耦合，可形成哪些原

11、子態(tài)？當(dāng)退激時(shí)，可產(chǎn)生幾條光譜線？畫出能級(jí)躍遷圖。（2）如果其中一個(gè)電子被激發(fā)到2P態(tài)呢？（6分）八 畫出塞曼效應(yīng)能級(jí)躍遷圖，并標(biāo)出，線。（6分）九 由玻爾的兩條基本假設(shè)與角動(dòng)量量子化條件，推導(dǎo)出類氫原子的軌道半徑，能量，廣義巴爾末公式與里德伯常數(shù)。（10分）十 一原子的激發(fā)態(tài)發(fā)射波長(zhǎng)為6000的光譜線，測(cè)得波長(zhǎng)的精度為，試問該原子態(tài)的壽命為多長(zhǎng)？（10分原子物理參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（三）適用專業(yè)物理學(xué)一 （30分）（各2分）9×1010m 2 原子核 3 4 6 5 p(質(zhì)子) n（中子） 介子 6 K俘獲7 Q Q Q二 分別分裂情況：

12、不分裂 （3分）分裂為兩束（3分）三 圖略（6分）四 康普頓效應(yīng)：短波長(zhǎng)電磁輻射被物質(zhì)散射后，在散射光中，除了波長(zhǎng)不變的成分外，還有波長(zhǎng)增長(zhǎng)的成分，可認(rèn)為是光子與散射物中的自由電子發(fā)生了碰撞，由動(dòng)量守恒，能量守恒可得，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。它是光的粒子性的有力證據(jù)。 （5分）順磁共振：位于磁場(chǎng)中心順磁性物質(zhì)，兩鄰近能級(jí)間隔為。當(dāng)?shù)右粋€(gè)與穩(wěn)定磁場(chǎng)垂直的交變磁場(chǎng)（場(chǎng)量子為）且滿足時(shí)，探測(cè)器顯示場(chǎng)量子強(qiáng)度驟減，即順磁性物質(zhì)吸收了場(chǎng)量子的能量。這叫順磁共振。（5分）五 證明：（2分）對(duì)圓軌道：（4分）對(duì)橢圓軌道：所以：（4分）六 C（z=6） ,S=0,1 ,L=1. 取S=1，J=L-S=0 .(基態(tài)

13、)（3分）O（z=8） , 原子物理參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（三）適用專業(yè)物理學(xué) S=1, , , , L=1 J=L+S=2 基態(tài)：（3分）七，圖略（6分）八 （5分） 圖略九 （2分）， （2分）（2分）代入E中得 （2分）當(dāng)（即理論值） （2分）十 因?yàn)?所以 （1）（4分）（2）（2分） （3）（2分）所以 （2分）原子物理試題 課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（四）適用專業(yè)物理學(xué)一 填空：（20分）1 普朗克常量h=( )2 氫原子的第一玻爾軌道半徑a0=( ) 3 核半徑R=（ ）4 影響堿金屬原子能量的兩個(gè)獨(dú)特的機(jī)制是（ ）與

14、（ ）5 原子中的4p支殼層最多可填充（ ）個(gè)電子6 衰變中產(chǎn)生的一種粒子，與電場(chǎng)及磁場(chǎng)不會(huì)發(fā)生任何作用，這種粒子叫做（ ）7 ( )8 +( )+( )二 試列舉原子物理學(xué)與核物理學(xué)中占有重要地位的5個(gè)實(shí)驗(yàn)。（10分）三 設(shè)計(jì)一個(gè)不同于湯姆遜的，簡(jiǎn)單而獨(dú)特的光譜學(xué)實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)可用來測(cè)定電子的荷質(zhì)比的精確值。（10分）四 名詞解釋：（10分）X射線的標(biāo)識(shí)譜 康普頓效應(yīng) 核反應(yīng)能 蘭姆位移 順磁共振五 確定碳，氧的基態(tài)。（10分）六 He原子的兩個(gè)電子處在2p3d組態(tài)，請(qǐng)安LS耦合，給出可能產(chǎn)生的原子態(tài)。（10分）七 對(duì)Li的在弱磁場(chǎng)中的塞曼效應(yīng)進(jìn)行討論，并畫出相應(yīng)的有關(guān)能級(jí)及躍遷圖，并進(jìn)一步

15、標(biāo)出，線。（10分）八 證明：原子的滿支殼層，滿殼層的，都為零。（10分）九 由玻爾的兩條基本假設(shè)及角動(dòng)量量子化條件，推導(dǎo)出類氫原子的軌道半徑表達(dá)式，能量表達(dá)式以及里德伯常數(shù)的理論表達(dá)式，廣義巴爾末公式。（10分）原子物理參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（四）適用專業(yè)物理學(xué)一 （20分）（各2分）6×10-34J· 3. ,m到m 4.原子實(shí)極化 軌道貫穿 5. 6 6.中微子， Q 8. Q二（10分）（各2分）例如，粒子散射實(shí)驗(yàn)F-H實(shí)驗(yàn)S-G實(shí)驗(yàn)compton實(shí)驗(yàn) 吳建雄的衰變實(shí)驗(yàn)塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)等三可采用正常塞曼效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。這時(shí)s=0

16、，（2分），（2分），（2分），（2分）即在此實(shí)驗(yàn)中，只要精確測(cè)定了，B。則可得到。（2分）四 1 分立譜，波長(zhǎng)很短，位于的量級(jí)，與靶材料的原子屬性有關(guān)，它是靶材料的一種標(biāo)識(shí)，是靶原子內(nèi)殼層電子的躍遷而產(chǎn)生的。（2分）2 短波長(zhǎng)電磁輻射被物質(zhì)散射后，在散射光中，除了波長(zhǎng)不變的成分外，還有波長(zhǎng)增長(zhǎng)的成分，可認(rèn)為是光子與散射物中的自由電子發(fā)生了碰撞，由動(dòng)量守恒，能量守恒可得，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。它是光的粒子性的有力證據(jù)。（2分）3 核反應(yīng)后系統(tǒng)的總結(jié)合能與反應(yīng)前系統(tǒng)的總結(jié)合能之差。（2分）4 氫原子中比（理論值）升高的部分，來源于真空極化，是對(duì)量子電動(dòng)力學(xué)的有力實(shí)驗(yàn)證據(jù)。（2分）5 當(dāng)時(shí)，順磁質(zhì)從電磁波吸收了能量。（2分）五 1 C（z=6） ,S=0,1 ,L=1. 取S=1，J=L-S=0 .(基態(tài))（5分）2 O（z=8） , S=1, , , , 原子物理參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱原子物理適用時(shí)間三年級(jí)第一學(xué)期試卷類別（四）適用專業(yè)物理學(xué) L=1 J=L+