原子物理学2008-B卷答案(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上B卷 20072008学年第二学期原子物理学期末试卷评分标准及标准答案 专业班级 姓 名 学 号 开课系室 应用物理系 考试日期 2008年6月14日7：30-9：30 题 号一二三总分得 分阅卷人复核人专心-专注-专业一、 填空题（每空1分，共30分）1在哲学上，关于物质是否无限可分存在两种对立的观点，我国古代的公孙龙主张物质可以无限可分，古希腊物理学家德谟克利特主张物质不可无限可分。2电子的发现者是J.J.汤姆孙、中子的发现者是查德威克，放射行现象德发现者是贝克勒尔，X射线的发现者是伦琴。3玻尔的氢原子理论是分三步完成的（三步曲），分别为经典轨道加定态条件、频率条

2、件、角动量量子化。 4史特恩盖拉赫实验证明了空间量子化的事实、电子自旋假设正确，、旋磁距数值正确， 。5产生激光的必要条件是粒子数反转分布； 光的三个主要特征是 方向性好、单色性好 、 光强大 。6相对于氢原子，碱金属原子的能级出现分裂，定性的讲主要是由两种效应所导致，分别为轨道贯穿 、原子实极化 。7. X射线管发射的谱线由 连续谱 和 特征谱 两部分构成。它们产生的机制分别是 轫致辐射 和 电子内壳层的跃迁 。8具有相同德布罗意波长的电子和质子，其动量之比为1：1，动能之比为1836：1。 9按照原子的量子化理论，原子可以通过自发辐射、受激辐射两种辐射方式发光，而激光是由受激辐射方式产生的

3、。10根据量子力学理论，氢原子中的电子，当其主量子数时，其轨道磁距的可能取值为 0 、。二、选择题（共10小题，每题3分，共30分）：1（3分）动能为100ev的电子，其德布罗意波长为 ： （ C ） (A) （B） （C） （D）2（3分）在原子的k壳层中，电子可能具有的四个量子数（1） （2） （3） （4）以上四种取值中，那些是正确的： （ C ）A 只有（1）、（3）是正确的 B 只有2、4是正确的C 只有（2）、（3）是正确的 D 全部是正确的3（3分）下列哪个符号所要代表的状态实际上并不存在： （ D ）(A) (B) (C) (D) 4（3分）按照玻尔氢原子理论，对于氢原子和两次

4、电离的，它们的第一玻尔半径之比，电子在第一轨道上运动时的速度之比，相应的角动量之比，基态能量之比分别为： （ B ） (A) (B) (C) (D) 5（3分）某原子处于原子态，则此时其朗德因子的数值为： （ D ）(A) (B) (C) (D) 6（3分）不考虑精细结构，则氢原子的赖曼系中，波长最长的谱线和波长最短的谱线的波长之比为： （ B ）(A) (B) (C) (D) 7（3分）由氦原子单一态跃迁产生的谱线，将在外磁场中发生分裂，在垂直于磁场方向观察，可观察到分裂为 条谱线： （ A ）(A) 3条 (B)4条 (C) 5条 (D) 6条8（3分）的粒子与金核发生碰撞时的最小距离为

5、： （ B ） (A) (B) (C) (D) 9（3分）在康普顿实验中，如果入射光子的能量为，则反冲电子能够得到的最大能量为： （ A ） (A) ， (B) （C） ， （D）10（3分）利用放射性元素的衰变规律，可以估算地球的年龄。例如，已知和的半衰期分别为和，假定地球形成时，地球上的和的含量近乎相等，目前在天然铀当中的含量占99.3,而仅占0.72%,由此估计的地球年龄为： （ C ） (A) (B) (C) (D) 三、计算题（共4题，每题10分，共40分）（注意写出解题步骤）1（10分）是一种基本粒子，除静止质量为电子质量的207倍外，其余性质与电子都一样，当它运动速度较慢时，被质

6、子俘获，形成子原子，试计算：（1）子原子的第一玻尔轨道半径。 （5分）（2）子原子赖曼线系中的最短波长。（5分）解：（1）玻尔氢原子轨道半径的公式是： ，1分 由于子和质子的质量接近，故需要对质量进行修正，1分所以，其第一玻尔轨道半径2分 1分（2）有里德伯方程：1分可知，当时对应着其赖曼系的最短波长，所以有，2分所以，2分2.（10分）氦原子的两个电子分别都被激发到2p和2p状态，则按照耦合，该电子组态可以组成那些原子态？（注意写出过程）解：由题意可知，氦原子两电子的电子组态为2p2p，两个电子的轨道量子数分别为，按照耦合，则体系总的轨道角动量量子数,1分两个电子的自旋角动量量子数分别为：按

7、照耦合，则体系总的自旋角动量量子数可以有两个值：和1分当，时，体系总的角动量量子数, 此时形成原子态当，时，体系总的角动量量子数有三个值, 此时形成原子态 当，时，体系总的角动量量子数有三个值，此时形成原子态当，时，体系总的角动量量子数，此时形成原子态当，时，体系总的角动量量子数，此时形成原子态当，时，体系总的角动量量子数，此时形成原子态 -以上为 5分 但根据为偶数法则，即符合泡利不相容原理的实际可能存在的原子态为，3分3（10分）在史特恩盖拉赫实验中，不均匀的横向磁场梯度为，磁极的纵向范围，磁极中心到屏的距离，使用的原子束是处于的钒原子，原子的动能，试求屏上线束边缘成分之间的距离。解：处于，则，所以2分所以此时的朗德因子, 3分则原子磁矩在外磁场方向上的投影值,对应于边缘成分，2分所以，屏上线束边缘成分之间的距离为 3分4. （10分）处于的钠原子置于弱磁场B时，能级将发生分裂，试求其出能级间隔（用表示），并画出能级分裂图。解：钠原子处于时，体系总的自旋角动量量子数、总的轨道角动量量子数、,体系总的角动量量子数分别为，,1分则磁量子数可以取四个值，2分由此可知能级将在外磁场作用下分裂为四条，钠原子处于时的朗德因子 1分 1分所以 2分其能级间隔为 1分 2分