原子物理 試題

1、學(xué)年度第_學(xué)期期末考試試卷（C卷）系專業(yè)本科級原子物理學(xué)課程題號一三總分123456得分閱卷人得分評卷人一.填空題：本大題共9小題；每小題3分，共27分?？紤]精細(xì)結(jié)構(gòu)，形成鋰原子第二輔線系譜線的躍遷過程用原子態(tài)符號表示應(yīng)為2.處于2Si/2的基態(tài)鉀原子，在0.40特斯拉的磁場中，若要誘導(dǎo)電子的自旋變換方向，則 需要外加振蕩電磁場的頻率為 Hz。處于題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是正確的，請把正確選項(xiàng)的字母填在題后 的括號內(nèi)。堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)是由于下列哪個原因引起的？（A）原子實(shí)的極化（B）價電子的軌道貫穿效應(yīng)（C）電子自旋-軌道相互作用（D）外磁場的影響D5/2原子態(tài)的氫原子的軌道角動量

2、的值 ，軌道角動量Lz可取的值是。堿金屬原子光譜公式中的有效量子數(shù)n *不是整數(shù)的主要原因是：。核子的平均結(jié)合能E =區(qū)/ A是表示原子核 的一個物理量，E越大，則原子核越。從X射線標(biāo)識譜不顯示 的變化，同化學(xué) 無關(guān)和光子 很大來看，可以知道，它是原子內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生的。原子的3d次殼層按泡利原理一共可以 個電子。泡利不相容原理可以表示為。據(jù) 此，n殼層能容納的最多電子數(shù)為 ，l支殼層能容納的最多電子數(shù) 為。Q 232廣力 寸）ayL-f. P -Jr-p; 208 Pb90 經(jīng)次 衰變，次 我變才 變成82；在上述 系列變化過程中共損失了 個中子。得分 評卷人二.單項(xiàng)選擇題：本大題共6小題；

3、每小題3分，共18分。在每小9 zq 4：r| 64Cu 64Ni r 64Z乃白如店基仆旦斗 64 94934u 63 94755u 63 94873u2 *已夭口： 29， 28 及30日的頁里刀力別為：.,.,.,則2 60。時，無論入射光子能量多大，散射光子總不能再產(chǎn)生正負(fù)電子偶，試證明之。6.動能為1.0MeV的窄質(zhì)子束垂直地射在質(zhì)量厚度為1.5mg/cm2的金箔上，計(jì)數(shù)器記錄以 60角散射的質(zhì)子，計(jì)數(shù)器圓形輸入孔的面積為1.5cm2，離金箔散射區(qū)的距離為10cm, 輸入孔對著且垂直于射到它上面的質(zhì)子，試問：散射到計(jì)數(shù)器輸入孔的質(zhì)子數(shù)與入射到 金箔的質(zhì)子數(shù)之比為多少？（質(zhì)量厚度定義為

4、Pm = pt，其中P為質(zhì)量密度，為靶厚； 已知金原子的原子序數(shù)為Z=79；原子量為A=197）。學(xué)年度第_學(xué)期期末考試試卷（D卷）得分評卷人系專業(yè)本科級原子物理學(xué)課程題號一三總分123456得分閱卷人一.填空題：本大題共9小題；每小題3分，共27分。在認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)，建立原子的核式模型的進(jìn)程中，實(shí)驗(yàn)起了 重大作用。夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中用 碰撞原子，測定了使原子激發(fā)的“激發(fā)電勢”從而證實(shí)了原子內(nèi)部能量是。線狀光譜是所發(fā)的，帶狀光譜是所發(fā)的。堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)是由于電子的和 相互作用，導(dǎo)致堿金屬原子能級出現(xiàn)雙層分裂（s項(xiàng)除外）而引起的。 a衰變的一般方程式為：於%。放射性核素能發(fā)生a衰變的必要

5、條件為。 原子中量子數(shù)心，氣相同的最大電子數(shù)是； n相同的最大電子數(shù)是； n相同的最大電子數(shù)是。X射線管發(fā)射的譜線由和 兩部分構(gòu)成，它們產(chǎn)生的機(jī)制分別是：和。二次電離的鋰離子Li +的第一玻爾半徑，電離電勢，第一激發(fā)電勢和賴曼系第一條譜線 波長分別為：，和。 泡利為解釋P衰變中P粒子的 譜而提出了 假說，能譜的最大值對應(yīng)于 的動量為零。得分 評卷人二.單項(xiàng)選擇題：本大題共6小題；每小題3分，共18分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是正確的，請把正確選項(xiàng)的字母填在題后 的括號內(nèi)。兩個電子的軌道角動量量子數(shù)分別為：L= 3 , 12 = 2，則其總軌道角動量量子數(shù)可取 數(shù)值為下列哪一個？(A)

6、 0,1,2,3(B)0,1,2,3,4, 5(C) 1,2,3,4,5(D)2,3,4,5()靜止的畿Rb發(fā)生a衰變后，a粒子和子核動量大小之比為多少？(A) 111： 2(B) 3： 111(C) 2： 111(D) 1： 1在原子物理和量子力學(xué)中，描述電子運(yùn)動狀態(tài)的量子數(shù)是：%m，由此判定下列狀態(tài)中哪個狀態(tài)是存在的?(A) (1, 0, 0, -1/2)(B) (3, 1, 2, 1/2)(C) (1, 1, 0, 1/2)(D) (3, 4, 1, -1/2)()4.在核反應(yīng)*加,2)1；。中，反應(yīng)能Q = T5.66eV ,為使反應(yīng)得以進(jìn)行，入射粒子的動能至少為多少？(A) 15.9

7、9MeV(B) 16.64MeV(C) 18.88MeV(D)克服庫侖勢，進(jìn)入靶核()5.鉀原子的第十九個電子不是填在3d殼層，而是填在4s殼層，下面哪項(xiàng)是其原因?(A)為了不違反泡利不相容原理；(B)為了使原子處于最低能量狀態(tài)；(C)因?yàn)閮蔂顟B(tài)光譜項(xiàng)之間滿足關(guān)系T(4s) v T(3d)；(D)定性地說，3d狀態(tài)有軌道貫穿和極化效應(yīng)，而4s狀態(tài)沒有軌道貫穿和極化效應(yīng)。()基態(tài)原子態(tài)為3D2的中性原子束，按史特恩-蓋拉赫方法，通過不均勻橫向磁場后分裂成 多少束？(A) 2；(B) 3；(C) 5；(D) 7。()得分 評卷人三.計(jì)算題：本大題共6小題；共55分。答案請寫在答題紙上。 試計(jì)算氫原

8、子的=】，2,3三個能級的能量(用eV為單位)。并按比例作出相應(yīng)的能級 圖。假設(shè)使氫原子激發(fā)到n=3的能態(tài)上，標(biāo)出受激氫原子向較低能級躍遷時可能發(fā)出的 譜線，并注明各是屬于哪個線系的，且計(jì)算其中波長最短的一條譜線的波長。Na原子基態(tài)3S。已知其共振線波長為5893 ，漫線系第一條的波長為8193 A，基線 系第一條的波長為18459 A，主線系的系限波長為2413 A，試求3S,3F,3D,4F各譜項(xiàng) 的項(xiàng)值。6BZ在史特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)中，不均勻橫向磁場梯度為8Z，磁極的縱向范圍d = 10cm， 磁極中心到屏的距離D = 30cm，使用的原子束是處于基態(tài)4F3/2的釩原子，原子的動 能Ek

9、= 5QMeV，試求束上線束邊緣成分之間的距離。已知鉛的K吸收限為。.。141刀，K線系各譜線的波長分別為：0.0167m（孔）； 0.0146m（K） ； 0.0142m（%）現(xiàn)請：（1）根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪出有關(guān)鉛的X射線能級簡圖；（2）計(jì)算激發(fā)L線系所需的最小能量與線的波長。試求核反應(yīng)；N（ p）170的反應(yīng)能及其閾能。有關(guān)同位素的質(zhì)量如下：1H : 1.007825 ； ；He : 4.002603 ； 170 : 16.999133；號N : 14.003074。6.假定金核半徑為7.fm，試問：入射質(zhì)子需要多少能量，才能在對頭碰撞時剛好到 達(dá)金核的表面（已知金原子的原子序數(shù)為Z=79）

10、?若金核改為鋁核，使質(zhì)子在對頭碰撞時 剛好到達(dá)鋁核的表面，那么，入射質(zhì)子的能量應(yīng)為多少？設(shè)鋁核半徑為4.0fm。學(xué)年度第_學(xué)期期末考試試卷（A卷）系專業(yè)本科級原子物理學(xué)課程題號一三總分123456得分閱卷人得分評卷人一.填空題：本大題共9小題；每小題3分，共27分。1.處于基態(tài)42S1/2的鉀原子在B=0.500T的弱磁場中，可分裂為 個能級，相鄰能級間隔為 （三位有效數(shù)字）。 原子有效磁矩與原子總磁矩的關(guān)系是。泡利不相容原理可表述為：它只對 子適用，而對， 子不適用。氦原子的激發(fā)態(tài)常常是其中的一個電子被激發(fā)，另一個電子仍留在1s態(tài)，這種 情況下，電偶極躍遷的選擇定則可簡化為也=，M =。 鋰

11、原子（Z=3）基線系（柏格曼系）的第一條譜線的光子能量約為 eV(僅需兩位有效數(shù)字)。 同核雙原子分子一般 分子，異核雙原子分子一般 分子。無反沖的丫射線共振吸收是首先發(fā)現(xiàn)的，所以稱為 效應(yīng)。氯化鈉組成立方晶體，鈉和氯離子沿x,j,z三個軸交錯占據(jù)位置，已知鈉和氯的 原子量分別為22.99和35.46,氯化鈉的密度為2.2 乂 103kg. m-3,則相鄰離子的間隔為：為。9.完成下列核反應(yīng)：7 Li + pT 7 Be + ()37Cl+2H T()+21 n1710 z235 U + 1nT141Ba + 92Kr + (27 Al + 4HeT 30P + ()132156 Li + p

12、 T 4 He + ()55 Fe+ 0e T ()+v26-1本大題共6小題；每小題3分，共18分。在每小只有一項(xiàng)是正確的，請把正確選項(xiàng)的字母填在題后5636二.單項(xiàng)選擇題： 題給出的四個選項(xiàng)中， 的括號內(nèi)。1.原始的斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)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: 軌道角動量空間取向量子化；自旋角動量空間取向量子化；軌道和自旋角動量空間取向量子化；角動量空間取向量子化不成立。得分920評卷人A.B.C.D.2 在 A X T A - 4 Y + 4 He j ZZ - 22A 、A. Ed a （口）；Ac. E 決兀）；衰變過程中，衰變能Ed與a粒子動能Ea的關(guān)系是

13、:A - 4、B. Ed = Ea( 丁 )；Z 一 2.D. Ed = Ea(W)。用波數(shù)為0的單色光去照射透明物體，并在與入射方向成直角的方向上觀察散射光，發(fā)現(xiàn)散射光中除了原來的波數(shù)。之外，還有0 土 .的新波數(shù)出現(xiàn)，其中 .與： 0011入射光波數(shù)的一次方有關(guān)；B.入射光波數(shù)的平方有關(guān)；C.散射物性質(zhì)有關(guān)；D.散射物性質(zhì)無關(guān)。利用莫塞萊定律，試求波長0.1935nm的 Ka線是屬于哪種元素所產(chǎn)生的？A. Al (Z=13)； B. Fe (Z=26)； C. NI (Z=28)； D. Zn (Z=30)。我們說可以用描寫堿金屬原子中價電子的量子數(shù)n,1,j來描寫倫琴線光譜對應(yīng)的狀態(tài)，確

14、切地說應(yīng)該是描寫：A.內(nèi)殼層具有空位的狀態(tài)；B.內(nèi)殼層某個電子的狀態(tài)；C.最外殼層價電子的狀態(tài)；D. K殼層電子的狀態(tài)。原子K殼層的半徑與其原子序數(shù)Z之間的大致關(guān)系為：A.與Z成正比；B.與Z成反比；C.與Z2成正比；D.與Z2成反比。得分 評卷人三計(jì)算題：本大題共6小題；共55分。答案請寫在答題紙上。用能量為12.5eV的電子去激發(fā)基態(tài)氫原子，問受激發(fā)的氫原子向低能級躍遷時，會出 現(xiàn)哪些波長的光譜線？已知下列核素處于基態(tài)時的靜質(zhì)量為：11 H :仰07825 ； 2He : 4.002603, ； 7Li ： 7.016004 ； Jn : LOO8665。（1）求2He, 7Li的結(jié)合能；

15、（2）求核反應(yīng)7Li+1H-24He+4He的反應(yīng)能Q。已知反應(yīng)中各核都處于基態(tài)（1“ = 931.5心叩/c 2）鉀原子的價電子從第一激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時，產(chǎn)生兩條精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線，其波長分別 *766.4nm（42 P 42 S ） 769.9nm（42 P 42 S ）為3/21/2和1/21/2?，F(xiàn)將該原子置于磁場B中（設(shè)為弱場），使與此兩精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線有關(guān)的能級進(jìn)一步分裂。試計(jì)算各能級分裂大小，并繪出 分裂后的能級圖。在康普頓散射中，若入射光子的能量等于電子的靜止能，試求散射光子的最小能量 及電子的最大動量。動能為5.00MeV的a粒子被金核以90。散射時，它的瞄準(zhǔn)距離（碰撞參數(shù)）為多 大？

16、若金箔厚LHm，則入射a粒子束以大于90。散射（稱為背散射）的粒子數(shù)是全部入 射粒子的百分之幾？（已知：金原子的原子序數(shù)為 Z = 79;原子量為A = 197 ；密度為 P = 1.89 x 107 g / m 3）在考古工作中，可以從古生物遺骸中14C的含量推算古生物到現(xiàn)在的時間t。設(shè)P是 古生物遺骸中14C和12C存量之比，P 0是空氣中14C和12C的存量之比。試證明：t = T ln（P0/P）ln2，式中t為14C的半衰期。學(xué)年度第_學(xué)期期末考試試卷（B卷）得分評卷人系專業(yè)本科級原子物理學(xué)課程題號一三總分123456得分閱卷人一.填空題：本大題共9小題；每小題3分，共27分。1.1

17、911年盧瑟福根據(jù) 粒子在原子內(nèi)的 散射現(xiàn)象，而提出了原子的結(jié)構(gòu)模型。2.2D在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的強(qiáng)磁場中，分裂為 層，原子與磁場相互作用附加能 分別為 。在弱磁場中，它將分裂為 層。 鈣原子（Z=20）基態(tài)時最外層的電子組態(tài)為，基態(tài)原子態(tài)為。它 的能級分成兩套，即重態(tài)和重態(tài)。正電子與電子相遇可形成一種類氫結(jié)構(gòu)的“電子偶素”。其結(jié)合能等于 eV。某二價原子的兩個價電子處于2s3d組態(tài)，按jj耦合法，可構(gòu)成的原子態(tài)個數(shù)為 個，其總角動量量子數(shù)J的值分別為。某原子n=1殼層，n=2殼層和3s次殼層都填滿，3p次殼層只缺一個電子，則該原子的原子序數(shù)Z=，基態(tài)光譜項(xiàng)為，這是原子。 放射性核素的三種衰變類

18、型 ，和。 裂變條件是。9 .原子處于2D 3/2狀態(tài)，它的磁矩為；磁矩的投影二的可能值 為， ， ， 。得分 評卷人二.單項(xiàng)選擇題：本大題共6小題；每小題3分，共18分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是正確的，請把正確選項(xiàng)的字母填在題后 的括號內(nèi)。形成超精細(xì)結(jié)構(gòu)，是電子自旋與軌道運(yùn)動相互作用的結(jié)果。僅是由于電子自旋磁矩與原子核相互作用的結(jié)果。是價電子運(yùn)動軌道在原子實(shí)中貫穿的結(jié)果。是電子磁矩（包括自旋與軌道）與核磁矩之間作用及核四極矩與電子電場梯度 之間相互作用的結(jié)果。按照殼層結(jié)構(gòu)理論，電子在填充主量子數(shù)為n的殼層時，如果有過渡元素，則 這些過渡元素是由于填充下列哪一支殼層所形成：A. nd；B, （n-1）d；C, （n-2）d；D, （n-2）f。電偶極輻射躍遷的普適選擇定則中首先要滿足： 偶性態(tài)（匕=偶）。奇性態(tài)（匕=奇）,這是由于：iiA.角動量守恒的要求；B.泡利不相容原理的限制；C.宇稱守恒的要求；D.能量最低原理的限制。某原子處于4D3/2態(tài)，則其L-S的可能值為下列哪一個？(A) 3於(B) 5h2