原子物理期末复习题

原子物理期末复习题1
(共100分)姓名:_________
学号:_________
成绩:_________
一．选择题(共12题,共有36分)
1.盖革和马斯登使能量为5MeV 的α粒子束垂直射至厚度为1μm 的金箔（Z =79），已知金箔的数密度为5.9⨯1022cm -3,他们测得散射角大于90°的概率为：【B 】
A. 10-2;
B. 10-4;
C. 10-6;
D. 10-10。

2.卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是：[D]A.普朗克能量子假设; B.爱因斯坦的光量子假设;C.狭义相对论; D.经典理论。

3.对氢原子,考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为: [A ]
A. 2条;
B. 3条;
C. 5条;
D.不分裂。

4.碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生:[ D ]A.相对论效应; B.原子实极化;C.价电子的轨道贯穿; D.价电子自旋与轨道角动量相互作用。

5.某原子的两个等效d 电子组成原子态1G 4、1D 2、1S 0、3F 4,3,2和3P 2,1,0，则该原子基态为：[C]
A.1S 0；
B.1G 4;
C.3F 2；
D.3F 4。

6.某原子中三个未满支壳层的电子分别处于s 、p 、d 态，则该原子可能有的原子态数应是：[ C ]
A. 7；
B. 8；
C. 17；
D. 18。

7.由状态2p3p 3P 到2s2p 3P 的辐射跃迁：[D ]A.可产生9条谱线； B.可产生7条谱线；C.可产生6条谱线； D.不能发生。

8.原子中轨道磁矩μL 和轨道角动量L 的关系应为:[C ]
e
e e e A.μL =L ; B.μL =L .。

L ; C.μL =-L ; D.μL
=-
m
e
m e
2m e 2m
e
9.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:[C ]
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.轨道和自旋角动量空间取向量子化;
D.角动量空间取向量子化不成立。

10.一强度为I 的α粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。

若θ=90°对应的瞄准距离为b ，则这种能量的α粒子与金核可能达到的最短距离为：[B ]
A.b ;
B. 2b ;
C. 4b ;
D. 0.5b 。

11.在外磁场中的原子，若外磁场B 可视为弱磁场，则：[A]A.μL 和μS
先耦合成μ再与B 耦合;
B.由于B 弱使μL
与μS
不能耦合成μ;
C.由于B 弱,所以磁场对原子的作用总可忽略;
D.μL
与μS
分别同B 耦合,而后形成总附加能。

12.碱金属原子的能级与氢原子的相比较：[C ]
A.相同n ，碱金属的能级略高，随着n 和l 值的增加，两者差别减少；
B.相同n ，碱金属的能级略低，随着n 和l 值的增加，两者差别增加；
C.相同n ，碱金属的能级略低，随着n 和l 值的增加，两者差别减少；
D.在不考虑精细结构时，两者能级基本上重叠。

二．填空题(共6题,共有30分)
1.提出电子自旋概念的主要实验事实是—碱金属原子的双线结构
和_史特恩-盖拉赫实验---------------------------------------------------------------------------________________________________-。

2.已知He 原子1P 1→1S 0跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线。

若其波数间距为
~。

今测得~或hc ∆v ~，则此磁场的磁感应强度B =4πmc ∆v ∆v μB
e
~=0467∆v .cm -1，则B = 1.0特斯拉。

3.处于基态42S 1/2的钾原子在B =0.500T 的弱磁场中，可分裂为2个能级，相邻能级间隔为0.927⨯10-23J 或5.79⨯10-5eV （三位有效数字）。

4.二次电离的碳离子（C ++）按其能级和光谱的特点，应属于类氦离子；其基态原子态是___1S 0
（或2s2s 1S 0）____________；由2s3p 3P 2,1,0态向2s3s 3S 1
态跃迁可产生3
条光谱线。

5.在正电子与负电子形成的电子偶素中，正电子与负电子绕它们共同的质心的运动，在n = 2的状态，电子绕质心的轨道半径等于0.212nm 。

6.钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 2.86⨯102nm 。

三．计算题(共4题,共有34分)
1.为了将一次电离的氦离子激发到第二激发态，用一快速电子与氦离子相碰撞，试求电子的最小速度（设氦离子原先静止并处于基态）。

解：∆E =R He hcZ 2[1/12- 1/32] = 13.6⨯4⨯8/9 = 48.36eV (3分)
1
当E k ≥∆E 时,其中E k =m e V 2,能使He +激发到第二激发态(2分)
2
V min = (2∆E /m e )1/2 = (2⨯48.36/(0.511⨯106))1/2⨯3⨯108 = 4.13⨯106m ⋅s -1(3分)2.毕克林系是在星球的He +光谱中发现的。

它是当He +中的电子从较高能级跃迁到n = 4能级发射的。

(1)列出属于这一线系的谱线的波长的准确公式；(2)求线系限的波长；(3)这个线系在光谱的哪个区域？(4)若He +处于基态，求电离能。

（计算时取R He hc = 13.60eV ）
解:：(1)
∴
(2)11
=R He Z 2(1/42-1/n 2) ,n = 5,6,7, ...Z = 2
λ
1
= 4R He (1/42-1/n 2) ,n = 5,6,7, ...
λ
= 4R He /42 ,λ∞= 4hc /(R He hc ) = 4⨯1240/13.60 = 364.7nm
λ
∞
hc 1240
==10131.nm 1144
R He hc [2-2
]⨯413.60⨯(-)162545属近红外到可见光区。

(4)E ∞
= |E 1| =R He hcZ 2 = 13.60⨯22 = 54.4eV
(3)λmax =3.给出电子态1s 22s 22p 53p 1在L-S 耦合下形成的所有的原子态，并用相应的原子态符号表示之。

解：由于2p 5与2p 1互补，故1s 22s 22p 5形成的谱项与1s 22s 22p 1是相同的,所以题中的电子组态转化为1s 22s 22p 13p 1。

原子态由2p 13p 1决定，l 1=l 2=1, s 1=s 2=1/2,在L-S 耦合下有：L ＝2,1,0;S ＝1,0;可形成的原子态为3S ,3P 311112, 1, 0,D 3, 2, 1
，S 0，P 1，D 24.钙原子（Z=20）基态的电子组态是4s4s ，若其中一个电子被激发到5s 态（中间有3d 和4p 态），当它由4s5s 组态向低能态直至基态跃迁时，可产生哪些光谱跃迁？画出能级跃迁图（钙原子能级属LS 耦合，三重态为正常次序）。

1解:：S
4s5s 30
S 1
可能的原子态：1P 14s4s ：1S 0；24s4p 34s3d ：1D 2、3D 3,2,1；1P 0
14s4p ：1P 1、3P 2,1,0；D
2
4s5s ：1S 0、3S 1。

3
4s3d 3D 2能级跃迁图：1
14s4s
S
常数表
普朗克常数h = 6.626⨯10-34J ⋅s = 4.136⨯10-15eV ⋅s 里德堡常数R ∝
= 1.097⨯107m -1
基本电荷e = 1.602⨯ 10-19C 阿伏伽德罗常数N A = 6.022⨯1023mol -1
复合常数hc = 1240eV ⋅nm
玻耳兹曼常数k = 1.380⨯10-23J ⋅K -1 = 8.617⨯10-5eV ⋅K -1电子质量m e = 9.11⨯10-31kg = 0.511Mev/c 2质子质量m p = 1.67⨯10-27kg = 938MeV/c 2
质子质量m p = 1.67⨯10-27kg = 938MeV/c 2玻尔磁子μB = 9.274⨯10-24J ⋅T -1 = 5.788⨯10-5eV ⋅T -1玻尔半径a 0 = 0.529⨯10-10m
原子质量单位
u = 1.66⨯10-27kg = 931MeV/c 2
复合常数
e 24πε
= 1.44eV ⋅nm
原子物理期末复习题2
一、选择题（每小题3分，共30分）
1．如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？
A.2
B.1/2
C.1
D .4
2．夫—赫实验的结果表明：A.电子自旋的存在 B.原子能量量子化C.原子具有磁性
D.原子角动量量子化
λ=
3．基于德布罗意假设得出的公式12.26V
Å的适用条件是：
A.自由电子，非相对论近似
B.一切实物粒子，非相对论近似
C.被电场束缚的电子，相对论结果
D.带电的任何粒子，非相对论近似4．产生两条钠黄线的跃迁是：A.32P 1/2→32S 1/2 ,32P 1/2→32S 1/2 B.3 2S 1/2→32P 1/2, 32S 1/2→32P 3/2C.3 2D 3/2→32P 1/2,
32D 3/2→32P 3/2
D.3 2D 3/2→32P 1/2 ,
32D 3/2→32P 3/2
5．泡利不相容原理说:
A.自旋为整数的粒子不能处于同一量子态中
B.自旋为整数的粒子能处于同一量子态中
C.自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中
D.自旋为半整数的粒子不能处于同一量子态中
6．在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：A.0 B.1
C.2
D.37．氖原子的电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为：Ａ.Ｐ１
Ｂ.Ｓ１
Ｃ.Ｓ０
Ｄ.Ｐ０
8．原子发射伦琴射线标识谱的条件是：Ａ.原子外层电子被激发Ｂ.原子外层电子被电离
Ｃ.原子内层电子被移走Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强9．已知钠原子核23Na
基态的核自旋为I=3/2,因此钠原子基态32S 1/2能级的超精细结构为
A.2个
B.4个
C.3个
D.5个
10．发生β衰变的条件是A.M(A,Z)＞M(A,Z ＋1)＋m e B.M(A,Z)＞M(A,Z ＋1)－m e C.M(A,Z)＞M(A,Z ＋1)
D.M(A,Z)＞M(A,Z ＋1)＋2m e
二、简述题（每小题4分，共20分）
1．简述玻尔对原子结构的理论的贡献和玻尔理论的地位与不足.2．波恩对波函数作出什么样的解释？
3．碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么？造成碱金属原子精细能级的原因是什么？4．保里不相容原理内容是什么？5．基本粒子按其相互作用可分为几类？
二、（10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）
－１３１３
三、（10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、（15分）镉原子在1D
2→1P
1
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。

235五、（10分）已知
235U117
的核子的平均结合能为7.572MeV，
Sn118
及
Sn
的核子的平均结合能为
8.6MeV，求U
裂变为两个Sn核时放出多少能量？平均一个核子释放多少能量？
原子物理期末复习题（2）标准答案和评分标准
一、选择题（每小题3分，共30分）CBAADCCCAC
二、简述题（每小题4分，共20分）
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。

（2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．．波函数模的平方
2
Ψ
(r,t)
表示
t
时刻在
x~x+dx,y~y+dy,z~z+dz
区间单位体元内
发现粒子的几率。

（4分）
碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是原子实的极化、价电子贯穿原子实。

（2分）。

造成碱金属原子精细能级的原因是价电子的自旋与轨道的相互作用。

（2分）
4．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。

（4分）
5．光子、轻子、强子（重子、介子）。

（4分）
二、（10分）基态的氢原子被12.3eV光子激发后，跃迁到
n 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=3
的能级。

（4分）
λ1=2.918⨯1015Hz,λ
2
=2.46⨯1015Hz,λ
3
=4.57⨯1015Hz。

（6分）
λ
1
λ
2
λ
1
三、（15分）（1）基态2D 的钇原子束在外磁场中分裂为
2j +1=4
束，由此得
j =32
，由2D 得
e 31513μ=g P =μB L =2,S =g =
J
J 2m e 102，求得5。

（5分）（2）。

（5分）
e e ⎛-9-339⎫
μJz =g P Jz =gM J = ,,,⎪μB
2m e
2m e
⎝10101010⎭。

（5分）
（3）
⎛1⎫∆λ
∆ ⎪≈2
=46.6B λλ四、（15分）正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单位
⎝⎭，则得
∆λ=0.39A （5分）和
λ－
＝6437.6A ，λ0
＝6437A ，λ＋
＝6438.39A （5分）能级跃迁图为
（5分）
2351D
2
000
1P
1
λ
－
λ
λ
＋
五、（10分）一个
U
共释放241.6MeV 能量。

（5分）平均一个核子释放1.036MeV 能量。

（5分）
原子物理期末复习题3
一、选择题
1.德布罗意假设可归结为下列关系式：（A ）
h
A .E=h
υ，
p=λ
;
B.E=
ω
，P=
κ;
C. E=h υ，p=λ
; D. E=
ω，p=λ2.夫兰克—赫兹实验的结果表明：(
B )
A 电子自旋的存在；
B 原子能量量子化
C 原子具有磁性；
D 原子角动量量子化
3为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了：B
A.电子的波动性和粒子性
B.电子的波动性
C.电子的粒子性
D.所有粒子具有二项性
4．若镁原子处于基态,它的电子组态应为：( C
)
A ．2s2s
B.2s2p
C.3s3s
D.3s3p 5．下述哪一个说法是不正确的?(B
)
A.核力具有饱和性;
B.核力与电荷有关;
C.核力是短程力;
D.核力是交换力.
6．按泡利原理，主量子数n 确定后可有多少个状态？( D
)
A.n 2;
B.2(2
l
+1); C.2j+1; D.2n 2
7．钠原子由nS 跃迁到3P 态和由nD 跃迁到3P 态产生的谱线分别属于：（
D ）
A.第一辅线系和基线系
B.柏格曼系和第二辅线系
C.主线系和第一辅线系
D.第二辅线系和第一辅线系
8．碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因：（
A
）
A.电子自旋的存在
B.观察仪器分辨率的提高
C.选择定则的提出
D.轨道角动量的量子化
9．铍（Be ）原子若处于第一激发态,则其电子组态：( D )
A.2s2s ；
B.2s3p ；
C.1s2p;
D.2s2p
10如果l
是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为：（
C ）
A.
∆l =0; B.
∆l =0或±1;
C.
∆l =±1;
D.
∆l =1
11．设原子的两个价电子是p 电子和d 电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有：C A.4个；
B.9个；
C.12个；
D.15个
12.氦原子由状态1s2p 3P 2,1,0向1s2s 3S 1跃迁,可产生的谱线条数为：( C
)
A.0；
B.2；
C.3；
D.1
13．设原子的两个价电子是d 电子和f 电子,在L-S 耦合下可能的原子态有：(
D
)
A.9个；
B.12个；
C.15个；
D.20个；14．原子发射X 射线特征谱的条件是：(
C
)
A.原子外层电子被激发；
B.原子外层电子被电离；
C.原子内层电子被移走；
D.原子中电子自旋―轨道作用很强15正常塞曼效应总是对应三条谱线，是因为：C
A ．每个能级在外磁场中劈裂成三个；
B.不同能级的郎德因子g 大小不同；
C ．每个能级在外场中劈裂后的间隔相同； D.因为只有三种跃迁
234
90
16.钍Th 的半衰期近似为25天,如果将24克Th 贮藏100天,则钍的数量将存留多少克? (
A )
A.1.5；
B.3；
C.6；
D.12.17.如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值：(A )
A.2/3；
B.1/3；
C.2；
D.1/2
6．氖原子的电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为：( C )Ａ.Ｐ１；
Ｂ.Ｓ１；
Ｃ.Ｓ０；
Ｄ.Ｐ０.
18．原子发射伦琴射线标识谱的条件是：( C )
Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离；
Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强。

19．原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中（C ）
A.绝大多数α粒子散射角接近180
B.α粒子只偏2︒～3
︒︒１３１３C.以小角散射为主也存在大角散射 D.以大角散射为主也存在小角散射20．氢原子光谱形成的精细结构（不考虑蓝姆移动）是由于：（C ）
A.自旋－轨道耦合
B.相对论修正和原子实极化、轨道贯穿
C.自旋－轨道耦合和相对论修正
D.原子实极化、轨道贯穿、自旋－轨道耦合和相对论修正21．氩（Ｚ＝18）原子基态的电子组态及原子态是：（A ）
Ａ.1s 22s 22p 63s 23p 61S 0Ｂ.1s 22s 22p 6２p 63d 83P
Ｃ.1s 22s 22p 63p 81S 0
Ｄ. 1s 22s 22p 63p 43d 2
2D 1/2
22．已知钠原子核
23Na,钠原子基态
32S 1/2能级的超精细结构为( A )
A.2个
B.4个
C.3个
D.5个
二．填空题
1．在量子力学中波函数满足的三个基本条件是指连续的、单值的、有限的。

2．碱金属原子能级比相应的氢原子能级低主要是由于原子实的存在而发生的，包括两种情况（1）原子实
极化；（2）轨道的贯穿。

3．根据泡利不相容原理，原子的3d 次壳层一共可以容纳10
个电子。

4．第一个人工核反应是卢瑟福用α粒子轰击氮气，产生了另外一个原子核和质子，其核反应方程可写
为：。

由于重核和轻核的结合能都低于中等核，因此一般获得核能的方法是核聚变和核
裂变。

5．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型。

在这个结构中有一个带正电的原子核，核外散布着带负电的
电子。

6．玻尔认为原子内部存在一系列离散的稳定状态——定态。

电子在这些定态上运动时不会发出或吸收能量，当原子从一个定态跃迁到另一个定态时，辐射电磁波的频率的是一定的，如果用E 1和E 2代表二定态的能量，电磁波的频率ν满足的关系是。

玻尔还提出了角动量量子化条件。

后来夫兰克-赫兹实验证实了能级的存在。

7．X 射线谱是由两部分构成了，一种是连续谱，一种是标识谱。

前者是由于电子的动能转化成辐射能，就有射线放出，称为轫致辐射，后者是由原子的内层电子受激发出的。

描述X 射线在晶体中衍射的布拉格公式是。

8．第一个人工核反应是卢瑟福用粒子轰击氮气，产生了另外一个原子核和质子，其核反应方程可写为：。

由于重核和轻核的结合能都低于中等核，因此一般获得核能的方法是核聚变和核裂变。

9．碳原子基态的电子组态和原子态分别是_2P2P,_。

10．原子核式结构模型的提出是根据α
粒子散射实验中
α
粒子的_大角散射_。

11．夫—赫实验的结果表明_原子能量量子化
_。

三、计算题
1．Na 原子的基态项3S 。

当把Na 原子激发到4P 态后，问当4P 激发态向低能级跃迁时可能产生哪些谱线（不考虑精细结构）？画出相应的能级图。

2．
3．锌原子（Z=30）的最外层电子有两个，基态时的组态是4s4s 。

当其中有一个被激发到5s 态；试求出LS 耦合情况下这种电子组态组成的原子状态。

画出相应的能级图。

并分析形成的激发态向低能级跃迁发生几种光谱跃迁？
4．Pb 原子基态的两个价电子都在作用属于5．已知氦原子的一个电子被激发到2p 轨道，而另一个电子还在1s 轨道。

试做出能级跃迁图来说明可能出现哪些光谱线跃迁？
H
e 原子的两个电子处在2p3d 电子组态。

问可能组成哪几种原子态?用原子态的符号表示之。

已知电
子间是LS 耦合。

6p 轨道。

若其中一个价电子被激发到
7s 轨道，而其价电子间相互jj 耦合。

问此时
Pb
原子可能有哪些状态？
4
6．已知钒原子的基态是子的有效磁矩。

F
3/2。

（1）问钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为几束？（2）求基态钒原
(32D
3/2
→22P 1/2
)
Li
7．
漫线系的一条谱线
在弱磁场中将分裂成多少条谱线？试作出相应的能级跃迁
图。

8．
ο
Na
原子的基态3S 。

已知其共振线波长为5893
A ，漫线系第一条的波长为
8193
A ，基线系第一条
ο
的波长为18459
A ，主线系的系限波长为2413A 。

试求3S 、3P 、3D 、4F 各谱项的项值。

ο
ο
137065.1A (1s 3s S →1s 2p P 0
)
6678.1A (1s 3d D →1s 2p P )
1
2
1
及
9．氦原子光谱中波长为的两条谱
ο
11ο
线，在磁场中发生塞曼效应时应分裂成几条？分别作出能级跃迁图。

问哪一个是正常塞曼效应？哪个不
是？为什么？
11
10．H 和0
1n
的质量分别是1.0078252和1.0086654
212
质量单位，算出6
C
中每个核子的平均结合能（1原
子量单位=931.5MeV /c ）。

11、解释Cd 的6438埃的红光(1D 2→1P 1)在外磁场中的正常塞曼效应，并画出相应的能级图。

12、氦原子有两个价电子,基态电子组态为1s1s 若其中一个电子被激发到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.
原子物理期末复习题4
一、填空题（每小题3分，共21分）
1．提出电子自旋概念的主要实验事实是_________________________________和_________________________________。

2．已知He原子1P
1→1S
跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线。

若其波数间
~=0467
~，则此磁场的磁感应强度B=。

今测得∆v
距为∆v.cm-1，
则B=特斯拉。

3．二次电离的碳离子（C++）按其能级和光谱的特点，应属于类离子；其基态原
子态是_______________；由2s3p3P
2,1,0态向2s3s3S
1
态跃迁可产生条光谱线。

4．按照电子的壳层结构，原子中相同的电子构成一个壳层；
同一壳层中相同的电子构成一个支壳层。

第一、三、五壳层
分别用字母表示应依次是、、。

5．钾原子的电离电势是4.34V，其主线系最短波长为nm。

6．泡利不相容原理的内容表示为：。

7．α衰变的表达式为：;α衰变发生的条
件为：。

二、选择题（每小题3分，共27分）
1．碱金属原子能级的双重结构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.价电子自旋与轨道角动量相互作用。

2．对Cu（Z=29）原子，失去一个K壳层电子的原子能量比失去一个价电子的原子能量差不多大多少倍？（）
A. 100,000；
B. 100；
C. 1000；
D. 10,000。

3．碱金属光谱的主线系是电子在下列哪种跃迁下形成的？（）
A．nS2P；B．nD2P；
C ．nF 3
D ；D ．nP 2S 。

4．某原子的两个等效d 电子组成原子态1G 4、1D 2、1S 0、3F 4,3,2和3P 2,1,0，则该原子基
态为：（）A.1S 0；
B.1G 4;
C.3F 2；
D.3F 4。

5．由状态2p3p 3P 到2s2p 3P 的辐射跃迁：（）
A.可产生9条谱线；
B.可产生7条谱线；D.不能发生。

C.可产生6条谱线；
6．对氢原子,考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为：（
）
A. 2条;
B. 3条;
C. 5条;
D.不分裂。

7．卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是：（
）
A.普朗克能量子假设;
B.爱因斯坦的光量子假设;
C.狭义相对论;
D.经典理论。

8．原子中轨道磁矩μL 和轨道角动量L 的关系应为：（）
e
e e e A.μL =L ; B.μL =L .。

L ; C.μL =-L ; D.μL
=-
m
m e
2m e 2m
e
e
9．He 能谱中的两套能级之间不能发生跃迁，是由于：
（）
A ．耦合一般法则；
B ．L —S 耦合跃迁选择定则；
C ．J —J 耦合跃迁选择定则；
D ．He 是惰性元素。

三、计算题（第4题12分，其余每题10分，共52分）
2．钙原子（Z=20）基态的电子组态是4s4s ，若其中一个电子被激发到5s 态（中间有3d 和4p 态），当它由4s5s 组态向低能态直至基态跃迁时，可产生哪些光谱跃迁？画出能级跃迁图（钙原子能级属LS 耦合，三重态为正常次序）。

3．（1）动能为6MeV 的α粒子被金核以60散射，试求其瞄准距离是多少？（2）求α粒子被金属箔散射后，散射角大于60的粒子数和散射角大于90的粒子数之比。

4．毕克林系是在星球的He +光谱中发现的。

它是当He +中的电子从较高能级跃迁到n = 4能级发射的。

(1)列出属于这一线系的谱线的波长的准确公式；(2)求线系限的波长；(3)这个线系在光谱的哪个区域？(4)若He +处于基态，求电离能。

（计算时取R He hc = 13.60eV ）
原子物理期末复习题5
一．填空题
1.各种原子的半径是不同的，但都具有相同的数量级，即。

2.光谱从形状来区别，可分为
是分子所发出的、
是原子所发的、
是固体加热所发的光谱。

R
23.氢原子的光谱项T
等于
n ，它与原子的内部能量E 的关系是。

4.氢原子的电子只能在一系列一定大小的、彼此分隔的轨道上运动；这样的轨道我们说是。

表达这
些物理量的各公式中的n 称为。

5.基态氢原子的电离电势是伏，第一激发电势是
伏。

6.关于
α
粒子散射的实验与理论充分证明了。

7.氢原子光谱的谱线系有在紫外区和可见区的；和三个红外区的。

8.氢原子的电子只能在一系列一定大小的、彼此分隔的轨道上运动；这样的轨道我们说是。

9.波长为1A 的X 光光子的动量和能量各为，。

10.经过10000伏特电势差加速的电子束的德布罗意波波长为，用该电压加速的质子束，其德布
罗意波波长是。

11.与实物粒子联系着的波为，关系式为。

12.根据玻恩德布罗意波的统计解释，d τ
体积中发现一个实物粒子的几率表达式为
；几率密度
为
,粒子在整个空间各点出现的几率总和等于。

13.德布罗意波函数必须满足的标准条件。

14.同一个
在jj 耦合和LS 耦合中形成的原子态的数目。

15.从实验的分析，已经知道碱金属原子的能级都是的，足见电子自旋有
个取向。

16.碱金属原子的光谱分为四个线系，即，
，
，。

17.通过对碱金属原子光谱精细结构的讨论，可得到这样一个结论：碱金属原子的s 能级是，其余所
有p 、d 、f 等能级都是。

18.实验的观察发现氦及周期系第二族的元素的光谱有相仿的结构，它们都有
套线系，即
个主线系，
个辅线系等。

19.Be 原子的原子序数Z=4，它的基态的电子组态是，它们在LS 耦合下形成的原子态符号
；
它的第一激发态的电子组态是，它们在LS 耦合下形成的原子态符号。

20.塞曼效应是在中原子
的现象。

21.塞曼跃迁的选择定则是。

22.n=4壳层的原子中具有相同的量子数子数为。

23原子中能够有下列量子数相同的最大电子分别是、、。

（1）n 、l 、
24.n 和l 相同的电子称为。

25.通过
、
实验和
等三方面的实验证实了电子具有自旋。

26.电子在原子中的状态完全由个量子数决定，它们是。

27.电子在原子中的分布遵从
原理、
原理。

m s
=
1
2的电子数为
；具有相同的量子数
m l
=-2
的电
m
l （2）n 、l （3）、n
28.核力的主要性质有、、和
的几方面。

20829.
82
Pb
核的比结合能为2088MeV/核子，在核子结合为
82
Pb
核的过程中，质量亏损为
二．选择题
1.原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中
A.绝大多数α粒子散射角接近180
B.α粒子只偏2
︒～3
︒
︒C.以小角散射为主也存在大角散射 D.以大角散射为主也存在小角散射
2.氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为
A. R/4和R/9
B. R 和R/4
C. 4/R 和9/R
D. 1/R 和4/R
3.原子半径的数量级是
A ．10－
10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m 4.氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为A ．3Rhc/4
B. Rhc
C.3Rhc/4e
D. Rhc/e
5.根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则A.可能出现10条谱线，分别属四个线系 B.可能出现9条谱线，分别属3个线系C.可能出现11条谱线，分别属5个线系 D.可能出现1条谱线，属赖曼系
6.已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢原子的结构的“正电子素”那么该“正电子素”
由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为A ．3
R
∞/8
B.3
R
∞/4
C.
8/（3
R
∞）
D.4/（3
R
∞）
7.由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径
A.5.29⨯10-10a
0的数值是
m
B.0.529×10-10m
C. 5.29×10-12m
D.529×10-12m
8.欲使处于激发态的氢原子发出H
α线，则至少需提供的能量（eV ）为
A. 13.6
B. 12.09
C. 10.2
D. 3.4
9.电子偶素是由电子和正电子组成的原子，基态电离能量为
A.-3.4eV
B.+3.4eV
C.+6.8eV
D.-6.8eV
10.根据玻尔理论可知，氦离子H e +的第一轨道半径是A ．2
a
B. 4
a
C.
a
0/2 D.
a
0/4
11.单个f 电子总角动量量子数的可能值为A. j =3,2,1,0；
B .j=±3；
C. j= ±7/2 , ± 5/2;
D. j= 5/2 ,7/2
12.为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了A.电子的波动性和粒子性 B.电子的波动性C.电子的粒子性
D.所有粒子具有二项性
13.夫兰克—赫兹实验的结果表明A.电子自旋的存在； B.原子能量量子化 C.原子具有磁性；
D.原子角动量量子化
14.德布罗意假设可归结为下列关系式
h A . E=h
υ，
p=λ
;
B. E=
ω，P= κ
; C.
E=h
υ，p=λ
; D.
E=
ω，p=λ15.单个d 电子的总角动量投影的可能值为
A. 2
，3 ；
B. 3
，4 ；
C.
A.
ν
3515
2，
2；
D.
3/2， 5/2 .
;C ．ν16.锂原子主线系的谱线在不考虑精细结构时,其波数公式的正确表达式应为~=2S -nP ；
B.
ν~=nP →2S ~=2S →nP ;
D ．
ν
~=nP -2
S
17.德布罗意假设可归结为下列关系式
h
A.E=h υ，
p=λ
;
B.E=
ω，P=
κ
;
C. E=h υ，p=λ
;
D. E= ω，p=
λ18.碱金属原子的光谱项为
A.T=R/n 2; B .T=Z 2R/n 2; C .T=R/n *2;
D. T=RZ *2/n *2
19.钠原子基项3S 的量子改正数为1.37，试确定该原子的电离电势A. 0.514V;
B. 1.51V;
C. 5.12V;
D. 9.14V
20.对锂原子主线系的谱线,考虑精细结构后,其波数公式的正确表达式应为A.ν=22S 1/2-n 2P 1/2
ν=22S 1/2-n 2P 3/2
B.ν=22S 1/2→n 2P 3/2
ν
=22
S 1/2→n 2
P 1/2
C.
=n 2P 3/2
-22S
1/2
=n 2P 1/2
-22S
3/2
D.
=n 2P 3/2
→n 2P
3/2
=n 2P 1/2→n 21/2
21.锂原子光谱由主线系.第一辅线系.第二辅线系及柏格曼系组成.这些谱线系中全部谱线在可见光区只有A.主线系；
B.第一辅线系；
C.第二辅线系；
D.柏格曼系
22.产生钠的两条黄谱线的跃迁是A.2P 1/2→2S 1/2，2P 3/2→2S 1/2; B. 2S 1/2→2P 1/2，2S 1/2→2P 3/2;C. 2D 3/2→2P 1/2，2D 3/2→2P 3/2; D. 2D 3/2→2P 1/2，2D 3/2→2P 3/2
23.碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因
A.电子自旋的存在
B.观察仪器分辨率的提高
C.选择定则的提出
D.轨道角动量的量子化
24.碱金属原子能级的双重结构是由于下列哪一项产生
A.相对论效应
B.原子实的极化
C.价电子的轨道贯穿
D.价电子的自旋－轨道相互作用
25.碱金属原子的价电子处于n ＝3,~~ν~~ν~~ν~~ν
l ＝1的状态,其精细结构的状态符号应为
A . 32S 1/2.32S 3/2；
B. 3P 1/2.3P 3/2；
C . 32P 1/2.32P 3/2;
D . 32D 3/2.32D 5/2
26.氦原子有单态和三重态两套能级,从而它们产生的光谱特点是A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线；B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线；C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线；
D.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系较为复杂,不一定是三线。

27.下列原子状态中哪一个是氦原子的基态A.1P 1； B.3P 1; C.3S 1;D ．1S 0
A. 0；
B. 2；
C. 3；
D. 1
29.氦原子有单态和三重态,但1s1s 3S 1并不存在,其原因是
A.因为自旋为1/2,
l 1
=
l 2
=0故J=1/2;
B.泡利不相容原理限制了1s1s 3S 1的存在;
C..因为三重态能量最低的是1s2s 3S 1;
D.因为1s1s 3S 1和1s2s 3S 1是简并态30.设原子的两个价电子是p 电子和d 电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有A. 4个；
B .9个；
C. 12个；
D. 15个；
31.泡利不相容原理说
A.自旋为整数的粒子不能处于同一量子态中；
B.自旋为整数的粒子能处于同一量子态中；
C.自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中;
D.自旋为半整数的粒子不能处于同一量子态中.32.如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值A. 2/3； B.1/3； C.2； D.1/233.在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线
A ．0；
B.1；
C.2；
D.3
;
28.氦原子由状态1s2p 3P 2,1,0向1s2s 3S 1跃迁,
可产生的谱线条数为。