原子物理学2008A卷试题.pdf

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1、 20072021 学年 第 二 学期 原子物理学?期末试卷 专业班级 姓 名 学 号 开课系室 应用物理系 考试日期 2021 年 6 月 14 日 7：30-9：30 题 号 一 二 三 总分 得 分 1 2 3 4 阅卷人 复核人 A 卷 说明：请认真读题，保持卷面整洁，可以在反面写草稿，物理常数表在第 4 页。一.填空题(共 30 空，每空 1 分，共 30 分)1.十九世纪末的三大发现 、，揭开了近代物理学的序幕。2.原子质量单位 u 定义为 。3.教材中谈到卢瑟福的行星模型(原子的有核模型)有三个困难，最重要的是它无法解释原子的 问题。丹麦科学家玻尔正是为了解决这个问题，在其原子理

2、论引入第一假设，即别离轨道和 假设，同时，玻尔提出第二假设,即 假设，给出频率条件，成功解释了困扰人们近 30 年的氢光谱规律之谜，第三步，玻尔提出并运用 ，得到角动量量子化、里德堡常数等一系列重要结果。4.夫兰克-赫兹()实验是用电子来碰撞原子，测定了使原子激发的“激发电势，证实了原子内部能量是 的，从而验证了玻尔理论。氢原子的电离能为 ，电子及室温下氢原子相碰撞，欲使氢原子 激发，电子的动能至少为 。5.在原子物理和量子力学中，有几类特别重要的实验，其中证明了光具有粒子性 的 有黑体辐射、等实验。6.具 有 一 样 德 布 罗 意 波 长 的 质 子 和 电 子，其 动 量 之 比为 ，动

3、能(不考虑相对论效应)之比为 。7.根据量子力学理论，氢原子中的电子，当其主量子数 3 时，其轨道磁距的可能取值为 。8.考虑精细构造，锂原子()第二辅线系(锐线系)的谱线为双线构造，跃迁过程用原子态符号表示为 ，。(原子态符号要写完整)9.原子处于3D1状态时，原子的总自旋角动量为 ,总轨道角动量为 ，总角动量为 ；其 总 磁 距 在Z方 向 上 的 投 影的 可 能 取 值为 。10.泡利不相容原理可表述为：。它只对 子适用，而对 子不适用。根据不相容原理，原子中量子数一样的最大电子数 目 是 ；一 样 的 最 大 电 子(同 科 电 子)数 目是 ；n一样的最大电子数是 。11.X 射线

4、管发射的谱线由连续谱和特征谱两局部构成，其中，连续谱产生的机制是 ，特征谱产生的机制是 。二、选择题(共 10 小题，每题 2 分，共 20 分)1.卢瑟福由粒子散射实验得出原子核式构造模型时，理论根底是：()A.经典理论；B.普朗克能量子假设；C.爱因斯坦的光量子假设；D.狭义相对论。2.假设钠原子(11)的 10 个电子已经被电离，那么至少要多大的能量才能剥去它的最后一个电子？()A.13.6；B.136；C.13.6；D.1.64。3.原始的斯特恩-盖拉赫实验是想证明轨道角动量空间取向量子化,后来结果证明的是：()A.轨道角动量空间取向量子化；B.自旋角动量空间取向量子化；C.轨道和自旋

5、角动量空间取向量子化；D.角动量空间取向量子化不成立。4.碱金属原子能级的双重构造是由于下面的原因产生：()A.相对论效应；B.原子实极化；C.价电子的轨道贯穿；D.价电子的自旋及轨道角动量相互作用。5.以下粒子中不服从泡利不相容原理的是：()A.质子；B.光子；C.中子；D.电子。6.以 下 原 子 态 中，可 能 存 在 的 原 子 态 是 哪 个：()A.；B.；C.；D.。7.镁原子(12)处于基态时，价电子的电子组态及基态原子态应是：()A.2s2s 1S0；B.2s2p 3P0；C.3s3s 1S0；D.3s3p 3P0。8.在耦合下，两个等价 p 电子(同科 p 电子)能形成的原

6、子态是：()A.1D，3D；B.1P，1D，3P，3D；C.1S，3P，1D；D.1D，3D，1P，3P，1S，3S。9.基态原子态为5F1和3D2的中性原子束,按斯特恩-盖拉赫方法,通 过 极 不 均 匀 磁 场 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.用电压V加速的高速电子及金属靶碰撞而产生X射线，假设电子的电量为-e，光速为c，普朗克常量为h，那么所产生的 X 射线的短波限为：()A.；B.2；C.2；D.2。常 数 表 普朗克常数 h10-15s 里德堡常数R1071=(91.16)-1 根本电荷

7、 e=1.602 10-1910231 玻耳兹曼常数 k10-51 1 折合温度为 11600K 2 原子质量单位 u=9312 玻尔磁子 B10-51 玻尔半径a0=0.0529 复合常数：在下面计算题目中，三.计算题(共 50 分)1.(此题共 24 分)1)(8 分)试从角动量量子化条件出发，推导氢原子中电子轨道运动半径r、能量E的量子表达式，给出相应电子运动速度。(最终含玻尔半径a0，基态能E1，光速c)2)(4 分)写出类氢离子的能量、电子轨道半径、相应电子运动速度表达式。3)(4 分)结合描述氢光谱实验规律的里德堡公式，给出里德堡常数的表达式R。4)(4 分)对氢元素，考虑电子及原

8、子核的质心并不在原子核上时，写出实际里德堡常数R及理论里德堡常数R之间的关系。5)(4 分)-子是一种根本粒子，除静止质量是电子质量的207 倍外，其余性质及电子一样。当它运动速度较慢时，被质子俘获形成 原子。试计算：子原子的最低能量，以及赖曼系中最短波长。2.(10 分)试分析金属锂的漫线系的一条谱线(32D3/222P1/2)在弱场B中将分裂为多少条谱线？给出分裂后谱线的频率及原谱线频率0的关系式，并作出相应的能级跃迁图。3.(6分)利用(Z29)的特征X射线在属于立方点阵的某晶体的晶面上“反射实验，发现当掠射角时产生一级衍射极大。求该级衍射对应的晶面族的面间距为多少?4.(10分)在康普顿散射中，假设入射光子的能量等于电子的静止能量，根据康普顿散射公式，试求散射光子的最小能量和电子的最大动量(考虑电子初始状态近似静止)。