2022年原子物理学试题汇编参考 .pdf
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1、1 1 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夫朗克赫兹实验的原理和结论。1原理:加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞,使汞原子吸收电子转移的4.9eV 的能量跃迁到第一激发态。 处第一激发态的汞原子返回基态时,发射2500埃的紫外光。(3 分)结论:证明汞原子能量是量子化的,即证明玻尔理论是正确的。(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的费密子处于同一个量子态。 (5 分)3X 射线标识谱是如何产生的?3内壳层电子填充空位产生标识谱。 (5 分)4什么是原子核的放射性衰变?举例说明之。4原子核自发地的发
2、射射线的现象称放射性衰变, (4 分)例子(略)(1 分)5为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量?5因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为8.6MeV 大于轻核或重核的核子的平均结合能, 故轻核聚变及重核裂变时能放出巨名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 21 页 - - - - - - - - - 2 2 大能量。 (5 分)二、 (20 分)写出钠原子基态的电子组态和原子态。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
3、跃迁图,并说明之。二、 (20 分)(1) 钠原子基态的电子组态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10,j1,l(3 分)能级跃迁图为(6 分)三、 (15 分)对于电子组态3p4d,在 LS 耦合时, (1)写出所有可能的光谱项符号;(2)若置于磁场中,这一电子组态一共分裂出多少个能级?( 3)这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁?三、 (15 分) (1)可能的原子态为1P1,1D2,1F3;3P2,1,0,3D3,2,1,3F4,3,2。(7分)(2)一共条 60 条能级。(
4、5 分)(3)同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。(3 分)42S1/232P3/232P1/232S1/2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 21 页 - - - - - - - - - 3 3 四、 (20 分)镉原子在1D21P1的跃迁中产生的谱线波长为6438埃。当镉原子置于强度为2T 的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的波长和它们之间的波长差,并画出相应的光谱跃迁图。四、 (20 分)单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应
5、,相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单位B6 .4612(5 分)则得0A39.0(5 分)和0000A6438.39A6437A6437.6,(5 分)能级跃迁图为( 5 分)五、 (1) (10 分)用中子打击F199产生O9,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的最小的能量是 4.1MeV,试求反应能Q值(n10:1.008665u,F199:18.998405 u) 。(2)(10 分) 已知U235的核子的平均结合能为7.572 MeV,Sn117及Sn118的核子的平均结合能为8.6MeV,求U235裂变为两个 Sn 核时放出多少1D2
6、1P10名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 21 页 - - - - - - - - - 4 4 能量?平均一个核子释放多少能量?五、 (1) (10 分)HOFn1119819910(5 分)MeV89. 3100minMMMEQ(5 分)(2) (10 分)一个U235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
7、的成功之处和局限性。1玻尔理论成功之处:定态的概念,能量量子化,辐射频率法则,氢原子光谱五个线系的形成,为量子力学的建立奠定了基础。(3分)局限性:没有脱离经典物理的框架, 量子化条件的引入没有严密的数学证明,不能解释氢原子光谱的强度、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tr ,描写,一般情况下波函数是复数。(2 分)波函数模的平方2,tr表示t时刻在dzzzdyyydxxx,区间单位体元内发现粒子的几率。 (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的费密子处于同一名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -
8、- - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 21 页 - - - - - - - - - 5 5 个量子态。(5 分)4X 射线标识谱是如何产生的?4内壳层电子填充空位产生标识谱。 (5 分)5什么是原子核的放射性衰变?举例说明之。5原子核自发地的发射、射线的现象称放射性衰变, (4分)例子(略)(1 分)二、 (20 分)当处于基态的氢原子被12.3eV 光子激发后,被激发的氢原子可能产生几条谱线?求出相应谱线的频率(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
9、子束分裂为 4 束,求原子基态总磁矩及其在外磁场方向上的投影(结果用玻尔磁子表示)四、 (20 分)镉原子在1D21P1的跃迁中产生的谱线波长为6438埃。当镉原子置于强度为2T 的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的波长和它们之间的波长差,并画出相应的光谱跃迁图。五、 (1) (10 分)为进行HOFn1119819910的核反应,在验室坐标系中,这种核反应发生时中子必须有的最小的能量是4.1MeV,试求反应能Q值(n10:1.008665u,F199:18.998405 u ) 。 (2) (10 分)已知U235的核子的平均结合能为7.572 MeV,Sn117及Sn1
10、18的核子的平均结合能为8.6MeV,求U235裂变为两个 Sn核放出的能量及平均一个核子释放多名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 21 页 - - - - - - - - - 6 6 少能量?二、 (20 分)基态的氢原子被12.3eV 光子激发后,跃迁到3n的能级。 (5 分)被激发的氢原子可能产生3 条谱线,相应谱线的频率分别是Hz1057.4Hz,1046.2Hz,10918.2153152151。 (15 分)三、 (15 分) (1)基态2D 的钇
11、原子束在外磁场中分裂为412 j束,由此得23j,由2D 得21,2 SL,求得53g。(5 分)(2)BJeJPmeg101532。(5 分)(3)BeJJzeJzmegMPmeg109,103,103,10922。(5 分)四、 (20 分)单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应,相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单位B6 .4612(5 分) ;则得0A39.0(5 分)和0000A6438.39A6437A6437.6,(5 分)能级跃迁图为( 5 分)1D21P1121名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心
12、整理 - - - - - - - 第 6 页,共 21 页 - - - - - - - - - 7 7 五、 (1) (10 分)HOFn1119819910MeV89.3100minMMMEQ(10 分)(2) (10 分)一个U235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在同一粒子源和散射靶的条件下观察到粒子被散射在 90和60角方向上单位立体角内的粒子数之比为:C A4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:8 2欲使处于激发态的氢原子发出H线,则至少需提供多少能量(eV)
13、? 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 原子的电离电势为: A A5.38V B.1.85V C.3.53V 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 21 页 - - - - - - - - - 8 8 D.9.14V 4试判断原子态: 1s1s3S1,1s2p3P2,1s2p1D1, 2s2p3P2中下列哪组是完全存在的? C A. 1s1s3S11s
14、2p3P22s2p3P2B .1s2p3P21s2p1D1C. 1s2p3P22s2p3P2D.1s1s3S12s2p3P21s2p1D15原子在6G3/2状态,其有效磁矩为: B AB315;B. 0;C. B25;D. B2156氖原子的电子组态为1s22s22p6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为: C .;.; .;. 7原子发射伦琴射线标识谱的条件是:C .原子外层电子被激发;.原子外层电子被电离;.原子内层电子被移走;.原子中电子自旋轨道作用很强。8设原子的两个价电子是p 电子和 d 电子,在耦合下可能的原子态有: C A.4 个 ;B.9 个 ;C.12 个 ;D.15 个。9发
15、生+衰变的条件是 D A.M(A,Z) M(A,Z1)me; B.M(A,Z)M(A,Z1)2me; C. M(A,Z) M(A,Z1); D. M(A,Z)M(A,Z1)2me10既参与强相互作用, 又参与电磁相互作用和弱相互作用的粒子只有: A 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 21 页 - - - - - - - - - 9 9 A.强子; B.重子和规范粒子 ; C.介子和轻子 ; D.介子和规范粒子二、填空题(每题4 分,共 20 分)1原子核式结
16、构模型的提出是根据粒子散射实验中粒子的_1大角散射 _ 。2夫赫实验的结果表明_2原子能量量子化_ 。3如果原子处于2P1/2态,它的朗德因子 g 值为_ 2/3 _。48536Kr 样品的原子核数N0在 18 年中衰变到原来数目的1/3, 再过 18 年后幸存的原子核数为 _4N0/9 _。5碳原子基态的电子组态和原子态分别是_51s22s22p23P0_ 。三、 (10 分)用简要的语言叙述玻尔理论,并根据你的叙述导出氢原子基态能量表达式。四、 (15 分)已知:35.1s,86.0p,01.0d, 求钠原子的电离电势 . 若不考虑精细结构,则钠原子自D3态向低能级跃迁时,可产生几条谱线?
17、是哪两个能级间的跃迁?各对应哪个线系的谱线?若考虑精细结构,则如何?五、 (10 分)解释 Cd的 6438埃的红光 (1D21P1) 在外磁场中的正常塞曼效应,并画出相应的能级图。六、 (8 分)氦原子有两个价电子 ,基态电子组态为 1s1s若其中一个电名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 21 页 - - - - - - - - - 10 10 子被激发到 2p态,由此形成的激发态向低能级跃迁时有多少种可能的光谱跃迁?画出能级跃迁图. 七、 (7 分)用粒子
18、轰击147N 原子核,生成178O 原子核。试计算核反应能和阈能。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 分氢原子基态的能量24201241emEe5 分四、 (15 分)已知:35.1s,86.0p,01. 0d, 钠原子的电离电势V14.532eRhcUs5 分若不考虑精细结构, 则钠原子自D3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:PS33;锐线系一条:SP43;漫线系一条:DP33,能级跃迁图如
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