原子物理学09-10-2 A卷答案
原子物理学期末考试试卷(E)参考答案
《原子物理学》期末考试试卷（E）参考答案(共100分) 一．填空题(每小题3分，共21分)1．7.16⨯10-3----(3分) 2．（1s2s）3S1（前面的组态可以不写）（1分）；∆S=0（或∆L=±1，或∑iil=奇⇔∑iil=偶）（1分）；亚稳（1分）。
----(3分) 3．4；1；0,1,2 ；4；1,0；2,1。
----(3分) 4．0.013nm (2分) , 8.8⨯106m⋅s-1(3分)。
----(3分) 5．密立根（2分）；电荷（1分）。
----(3分) 6．氦核24He；高速的电子；光子(波长很短的电磁波)。
(各1分)----(3分) 7．R aE=α32----(3分) 二．选择题(每小题3分, 共有27分)1.D----(3分)2.C----(3分)3.D----(3分)4.C----(3分)5.A----(3分)6.D提示：钠原子589.0nm谱线在弱磁场下发生反常塞曼效应，其谱线不分裂为等间距的三条谱线，故这只可能是在强磁场中的帕邢—巴克效应。
----(3分)7.C----(3分)8.B----(3分)9.D----(3分)三．计算题(共5题, 共52分 )1．解：氢原子处在基态时的朗德因子g =2,氢原子在不均匀磁场中受力为z Bz B z B Mg Z B f Z d d d d 221d d d d BB B μμμμ±=⨯±=-== (3分) 由 f =ma 得 a m BZ=±⋅μB d d故原子束离开磁场时两束分量间的间隔为s at m B Z d v =⨯=⋅⎛⎝ ⎫⎭⎪21222μB d d (2分)式中的v 以氢原子在400K 时的最可几速率代之 mkTv 3=)m (56.0104001038.131010927.03d d 3d d 232232B 2B =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=⋅⋅=--kT d z B kT md z B m s μμ (3分) 由于l =0, 所以氢原子的磁矩就是电子的自旋磁矩（核磁矩很小，在此可忽略）， 故基态氢原子在不均匀磁场中发生偏转正好说明电子自旋磁矩的存在。
最新原子物理学a卷答案
答案及评分标准专业班级姓名学号开课系室应用物理系考试日期2009年6月16日10: 00-12: 00须 知1. 请认真读题，沉着冷静答卷，在左侧试卷反面写草稿，保持卷面整洁。
2. 重要复杂公式已经给出，应该有简单数据带入、计算和分析过程，简单抄公式或一步给出结果的，不计分。
3. 严肃考试纪律，作弊者按零分处理。
常数表和重要公式普朗克常数 h = 4.136⨯10-15eV ⋅s 里德堡常数R ∞ = 1.097⨯107m -1=(91.16nm)-1 基本电荷 e = 1.602 ⨯ 10-19C 阿伏伽德罗常数N A = 6.022⨯1023mol -1 1eV 折合温度为11600K玻尔磁子 μB = 5.788⨯10-5eV ⋅T -1 电子质量m e = 0.511Mev/c 2原子质量单位 u = 931MeV/c 2 玻尔半径a 0 = 0.0529nm氢原子基态能量 E 1=-13.6eVnm eV 44.12⋅=enm eV 1240 ; nm 197eV c ⋅=⋅=hc精细结构常数 1/137c /2== e α质子和电子的质量之比1836:e p =m m库仑散射公式：)2cot(2θa b =，其中E e Z Z a 02214πε=，本卷中2204e e πε可略写为。
卢瑟福微分散射截面：()2sin 142sin16'4222142θθθσ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==Ω≡ΩE e Z Z a Nntd dN d d 质心质量：mM Mm+=μ 氢光谱的里德堡公式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==22111~n mR H λν玻尔跃迁条件：m n E E h -=ν玻尔的角动量量子化条件： n mvr L ==德布罗意物质波波长：mvhp h ==λ 布拉格衍射公式：λθn d =sin 2 海森伯不确定关系式： 2/ ≥∆∆x p x ，2/ ≥∆∆E tStern-Gerlach 实验最后原子沉积位置：2mv dDz B z z z ⋅∂∂-=μ 朗德因子：⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-++=)1()1()1(2123j j l l s s g j 康普顿散射：()θλλcos 100-=-'cm h特征X 射线αK 系的Moseley 公式：2)(43σ-=Z Rhchv ，1≈σ一.（本题15分）卢瑟福散射束流强度I 为1.6 nA 的质子射向厚度t 为1μm 的金靶（Z =79，质量数A=197），若质子与金核可能达到的最短距离为40fm ，探测器距金靶r 为1m ，探测器面积ΔS 为4 mm 2 （已知金靶密度ρ=19.3g/cm 3）试求：1. （4分）金核与散射角为120°时相对应的微分散射截面（fm 2/sr ）。
原子物理学试卷及答案
原子物理学试卷及答案【篇一：原子物理单元测试卷(含答案)】/p> 波粒二象性原子结构原子核检测题一、选择题（每小题4分，共54分。
在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。
全部选对的得4分，错选或不选得0分。
）1．卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是（）2．光电效应的规律关于光电效应，有如下几种陈述，其中正确的是（）a．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比 b．光电流的强度与入射光的强度无关c．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大 d．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应3．放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）a．?射线，?射线，?射线 c．?射线，?射线，?射线b．?射线，?射线，?射线， d．?射线，?射线，?射线4．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（） a．光的折射现象、偏振现象 b．光的反射现象、干涉现象c．光的衍射现象、色散现象 d．光电效应现象、康普顿效应Ａ.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大Ｂ.Ｃ.Ｄ.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 6．关于光的波粒二象性的理解正确的是（）5．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中（）a．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性b．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子c．高频光是粒子，低频光是波的粒子性显著d．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它7．如图1所示，电路中所有元件完好，光照射到阴极上时，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（）图1a. 入射光太弱；b. 入射光波长太长；c. 光照时间短；d. 电源电压太低10．要观察纳米级以下的微小结构，需要利用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜．有关电子显微镜的下列说法正确的是（）a．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射b．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此不容易发生明显衍射c．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此更容易发生明显衍射d．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此更容易发生明显衍射11．14c是一种半衰期为5 730年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古木中14c的含量1()4a．22 920年 b．11 460年 c．5 730年 d．2 865年4303013．现有核反应方程为2713al＋2he→15p＋x，新生成的15p具有放射性，继续发生衰变，核反应30)14.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11213115121h＋6c→7n＋q1 1h＋7n→6c＋x＋q2方程中q1、q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：3a．x是2he，q2q1 b．x是42he，q2q13c．x是2he，q2q1 d．x是42he，q2q115．如图2所示，n为钨板，m为金属网，它们分别与电池两极相连，电池的电动势e和极性已在图中标出，钨的逸出功为4.5 ev，现分别用氢原子跃迁发出的能量不同的光照射钨板，下列判断正确的是()图2a．用n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光照射，n板会发出电子b．用n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，n板会发出电子c．用n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，不会有电子到达金属网m d．用n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，不会有电子到达金属网m16.2006年3月24日，由中国自行研究、设计的世界上第一个全超导非圆截面托卡马克east核聚变实验装置(又称“人造太阳”)，如图3所示，已成功完成首次工作调试．由于它和太阳产生能量的原理相同，都是热核聚变反应，所以被外界称为“人造太阳”．“人造太阳”的原理就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘和氚，使其在一定条件下发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量．核聚变的主要原料是氘和氚，在海水中含量极其丰富．则下列说法中错．误．的是()341a．“人造太阳”的核反应方程是21h＋1h→2he＋0n图3d．与这种热核聚变比较，核裂变反应堆产生的废物具有放射性二、填空题。
原子物理学习题与答案
me 0.511MeV c2 9.11 1031 Kg ； m p 938.3 MeV c2
； mn
939.6 MeV
c2
h u 931 .5 M e V 2 ； 1.055 1034 J s c 2
一、选择题： － 1．原子半径的数量级是： A．10 10cm； B.10-8m ； C. 10-10m ； 2．原子核式结构模型的提出是根据 粒子散射实验中： A. 绝大多数 粒子散射角接近 180
(5) 若氢原子被激发到主量子数为 n 的能级,当产生能级跃迁时可能发生的所有谱线总条数应 为： A．n-1 ； B .n(n-1)/2 ； C .n(n+1)/2 ； D .n (6) 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 (7) 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 (8)氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是： A．13.6V 和 10.2V; B –13.6V 和-10.2V; C.13.6V 和 3.4V; D. –13.6V 和-3.4V 9）由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径 a 0 的数值是： A.5.29 1010 m ； B.0.529×10 m ； C. 5.29×10 m ； D.529×10 m
1
D .0.927 1025
15.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 16.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 17.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 18.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.所有粒子具有二象性 19.德布罗意假设可归结为下列关系式： A .E=h ， p=
原子物理学A答案及评分标准
邯郸学院2007-2008学年第二学期2006级物理学专业本科期末考试（A ）答案及评分标准课程名称：原子物理学 任课教师：赵国晴 时间：120分一、填空 （每空1分，计20分）1、成正比。
相反。
2、5、4、3、2、1。
0、1。
3、ψψ*表示在单位体积内发现一个粒子的几率。
4、违反了泡利不相容原理，两个电子的四个量子数相等了。
5、不连续谱， 原子核内部有能级存在。
连续谱，3。
6、平均结合能，7、8，6．8、1s 22s 22P 63s 23P 64s 23d 104P 6 , 氪9、核力的作用范围， R=rA 1/3 ,核子数。
10、母核自发地放出一个正电子和一个中微子而转变成子核，ν++→+-e Y X A Z A Z 1 。
二、简答题 (每小题5分，计30分)1、核裂变是重核裂变成中等质量的核的过程，而中等质量的核平均结合能大于重核。
核聚变是轻核聚合成较重质量核的过程，较重质量核的平均结合能大于轻核。
所以在核裂变与核聚变过程中会放出大量能量。
2、核力是使核子聚合成原子核的力。
它的性质是强相互作用力；短程力；饱和性的交换力；与电荷的无关性。
3、光谱的精细结构是由于电子的自旋和轨道的相互作用使能级分裂，而产生的光谱分裂的现象；光谱的超精细结构是由于核自旋与核外电子总磁矩相互作用使原子能级进一步分裂，从而使光谱进一步发生分裂的现象。
4、是原子核能质子与中子相互转化的过程。
对于+β衰变是一个质子转化成一个中子，同时放出一个正电子的过程；对于-β衰变是一个中子转化成一个质子同时放出一个电子的过程；K 俘获则是原子核从内层俘获一个电子与质子结合成一个中子的过程。
5、电荷；核子数；总质量和联系的总能量；动量；角动量；宇称。
6、分两类：连续谱，是电子在较低电压下轰击金属靶产生，与金属靶的材料无关。
线状谱，是电子在较高电压下轰击金属靶产生，与金属靶的材料有关。
三、选择题：（每小题3分，计12分）1、A2、A3、D4、C四、计算题：（每小题7分，计28分）1、解：电子的动能E=mc 2-m 0c 2……..2 分=[ m 0c 2/（1-0.992）1/2]- m 0c 2…………3分=5×10-13J ……………………………2分2、解：阈能E=-Q（1+A a/A x）…………..3分=1.193×(1+4/14)………….2分=1.45J………………………2分3、解：λ=0.693/T=0.693/8×24×3600=9.1×10-7 (1/s)……..2分A=λN………1分3.7×107=9.1×10-7N…………………………………1分N=4.1×1013……………………………………………………………………1分M=(N/N A)×131=8.9×10-9 (克)…………………………2分4、解：两组衰变能E d1=Eα1（A/A-4）=4.793×（226/222）=4.88Mev…..2分E d2= Eα2(A/A-4)=4.162×(226/222)=4.24Mev……….2分hν= E d1- E d2=0,64M ev=1.02×10-13J……………….2分ν=1.02×10-13/h =1.6×1020H………………………1分五、判断题：（每小题2分，计10分）1、×2、×3、×4、√5、√。
原子物理学 答案 高教第四版 杨福家
原子物理习题库及解答 第一章 原子的位形1-1)解：α粒子与电子碰撞，能量守恒，动量守恒，故有：⎪⎩⎪⎨⎧+'='+=e e v m v M v M v M mv Mv ρρρ222212121 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧='-='-⇒222e e v M m v v v Mm v v ρρρ e v m p ρρ=∆ e p=mv p=mv ∴∆∆，其大小： (1) 222(')(')(')e m v v v v v v v M-≈+-=近似认为：(');'p M v v v v ∆≈-≈22e m v v v M∴⋅∆=有 212e p p Mmv ⋅∆=亦即： (2) (1)2/(2)得22422210e e m v m p Mmv M-∆===p 亦即：()p tg rad pθθ∆≈=-4～101-2) 解：① 22a b ctg Eθπε=228e ；库仑散射因子：a=4)2)(4(420202E Z e E Ze a πεπε==22279()() 1.44()45.545eZ a fmMev fm E Mev πε⨯=== 当901θθ=︒=时，ctg 2122.752b a fm ∴== 亦即：1522.7510b m -=⨯② 解：金的原子量为197A =；密度：731.8910/g m ρ=⨯依公式，λ射α粒子被散射到θ方向，d Ω立体角的内的几率： nt d a dP 2sin16)(42θθΩ=(1)式中，n 为原子核数密度，()AA m n n N ρ∴=⋅=即：A V n Aρ= (2)由（1）式得：在90º→180 º范围内找到α粒子得几率为：(θP 18022490a nt 2sin ()164sin 2d a nt πθθπρθθ︒︒=⋅=⎰将所有数据代入得)(θP 5()9.410ρθ-=⨯这就是α粒子被散射到大于90º范围的粒子数占全部粒子数得百分比。
《原子物理学》部分习题解答(杨福家)
gJ
2
z g J B
氢原子基态 氯原子基态
2
3 2 3
S1/ 2 P3 / 2
1 S ( S 1) L ( L 1) 2 2 J ( J 1)
两束
四束
2
gJ
1 S ( S 1) L ( L 1) 4 2 2 J ( J 1) 3
pc
E k ( E k 2m0c ) E k
2
所以
E k m in p m in c 6 2 M eV
4－2 解： 原子态
2
D3/2
1 2 , J 3 2
可得
gJ 3 2
L 2, S
mJ
1 2
,
3 2
1 S ( S 1) L ( L 1) 4 2 J ( J 1) 5
Ek Ek
3.1keV 0.0094keV
3－3 解：
Ek m0 c 0.511MeV
2
若按非相对论处理
Ek 1 2 m0 v ，有
2
1 2
m0 v m0 c
2
2
v 2c
显然不合理，需要用相对论来处理。
E Ek m0 c 2m0c
2 2
又E mc m0 c
有磁场
m mg
1 2
3
S
1
0
1
0
2
g 2
h 0
3
P0
0
0
m 2 g 2 m1 g 1
2
0
2
相邻谱线的频率差
c
原子物理学课后习题答案第10章
第十章 原子核10.1 n H 1011和的质量分别是1.0078252和1.0086654质量单位，算出C 126中每个核子的平均结合能（1原子量单位=2/5.931c MeV ）.解：原子核的结合能为：MeV m Nm ZE E A H 5.931)(⨯-+= 核子的平均结合能为：AE E =0 MeV MeV m Nm ZE AE A n H 680.75.931)(1=⨯-+=∴ 10.2 从下列各粒子的质量数据中选用需要的数值，算出Si 3014中每个核子的平均结合能：007825.1,973786.29008665.1,014102.2,000548.01130141021→→→→→H Si n H e解：MeV MeV m Nm Zm AA E E ASi n H 520.85.931)(110110=⨯-+==10.3Th 23290放射α射线成为αR 22888.从含有1克Th 23290的一片薄膜测得每秒放射4100粒α粒子,试计算出Th 23290的半衰期为10104.1⨯年.解:根据放射性衰变规律:t e N Nλ-=0如果在短时间dt 内有dN 个核衰变,则衰变率dt dN /必定与当时存在的总原子核数目N 成正比,即:t e N N dtdNλλλ-==-0 此式可写成: 0N dtdN e t-=-λλ……（1） 其中2023023''0102612321002.6,232,1002.6,1;1,4100⨯=⨯⨯==⨯=⨯===--=-N A N AN N t dt dN N dt dNe t 故克克秒λλ将各已知量代入（1）式，得：182010264110264100⨯=⨯=-λλe……（2） 因为Th 23290的半衰期为10104.1⨯年，所以可视λ为很小，因此可以将λ+e 展成级数，取前两项即有：λλ+≈+1e这样（2）式变为：181026411⨯=+λλ 由此得：年秒秒101818104.110438.02ln /1058.1⨯=⨯==⨯=-λλT所以,Th 23290的半衰期为10104.1⨯年.10.4 在考古工作中,可以从古生物遗骸中C 14的含量推算古生物到现在的时间t .设ρ是古生物遗骸中C 14和C 12存量之比,0ρ是空气中C 14和C 12存量之比,是推导出下列公式:2ln )/ln(0ρρTt =式中T 为C 14的半衰期.推证:设古生物中C 12的含量为)(12C N ;刚死时的古生物中C 14的含量为)(140C N ;现在古生物遗骸中C 14的含量为)(14C N ;根据衰变规律,有:t e C N C N λ-=)()(14014由题意知: )()(1214C N C N =ρ;古生物刚死时C 14的含量与C 12的含量之比与空气二者之比相等, )()(121400C N C N =ρ 所以:t e λρρ=0因此得:2ln )/ln(ln 1ln000ρρρρλρρλTt t ==∴=10.5 核力在原子核大小的距离内有很强的吸引力，它克服了质子间的（元素氢除外，那里只有一粒质子）库仑推斥力的作用而使原子核结合着，足见在原子核中核力的作用超过质子间的库仑推斥力作用；从质子间推斥力的大小可以忽略地了解到核力大小的低限。
全国中学生物理竞赛集锦(原子物理学)问题详解
全国中学生物理竞赛集锦〔原子物理学〕答案第21届预赛一、1. a. 10－10b. 10－15×10－272. a 正确，b 不正确。
理由：反射时光频率ν不变，这明确每个光子能量h ν不变。
评分标准：此题15分，第1问10分，每一空2分。
第二问5分，其中结论占2分，理由占3分。
第21届复赛三、因μ子在相对自身静止的惯性系中的平均寿命s 100.260-⨯≈τ根据时间膨胀效应，在地球上观测到的μ子平均寿命为τ， ()201c v -=ττ (1)代入数据得τ×10－5s (2)相对地面，假如μ子到达地面所需时间为t ，如此在t 时刻剩余的μ子数为()()τt N t N -=e 0(3) 根据题意有()()%5e 0==-τt N t N (4)对上式等号两边取e 为底的对数得 1005lnτ-=t (5)代入数据得 s 1019.45-⨯=t (6)根据题意，可以把μ子的运动看作匀速直线运动，有t h v =(7)代入数据得m 1024.14⨯=h (8)评分标准：此题15分． (1)式或(2)式6分，(4)式或(5)式4分，(7) 式2分，(8) 式3分．第20届预赛二、参考解答波长λ与频率ν的关系为cνλ=，〔1〕光子的能量为E h νν=，〔2〕由式〔1〕、〔2〕可求得产生波长74.8610λ-=⨯m 谱线的光子的能量194.0910E ν-=⨯J 〔3〕氢原子的能级能量为负值并与量子数n 的平方成反比：21n E k n =-，n =1，2，3，…〔4〕 式中k 为正的比例常数。
氢原子基态的量子数n =1，基态能量1E ，由式〔4〕可得出1k E =-〔5〕把式〔5〕代入式〔4〕，便可求得氢原子的n =2，3，4，5，…各能级的能量，它们是19221 5.45102E k -=-=-⨯J ， 19321 2.42103E k -=-=-⨯J ， 19421 1.36104E k -=-=-⨯J ， 205218.72105E k -=-=-⨯J 。
原子物理学2009A卷答案
2008—2009学年 第二学期须 知1. 请认真读题，沉着冷静答卷，在左侧试卷反面写草稿，保持卷面整洁。
2. 重要复杂公式已经给出，应该有简单数据带入、计算和分析过程，简单抄公式或一步给出结果的，不计分。
3. 严肃考试纪律，作弊者按零分处理。
常数表和重要公式普朗克常数 h = 4.136⨯10-15eV ⋅s 里德堡常数R ∞ = 1.097⨯107m -1=(91.16nm)-1 基本电荷 e = 1.602 ⨯ 10-19C 阿伏伽德罗常数N A = 6.022⨯1023mol -1 1eV 折合温度为11600K玻尔磁子 μB = 5.788⨯10-5eV ⋅T -1 电子质量m e = 0.511Mev/c 2原子质量单位 u = 931MeV/c 2 玻尔半径a 0 = 0.0529nm氢原子基态能量 E 1=-13.6eVnm eV 44.12⋅=enm eV 1240 ; nm 197eV c ⋅=⋅=hc η精细结构常数 1/137c /2==ηe α质子和电子的质量之比1836:e p =m m库仑散射公式：)2cot(2θa b =，其中E e Z Z a 02214πε=，本卷中2204e e πε可略写为。
卢瑟福微分散射截面：()2sin 142sin16'4222142θθθσ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==Ω≡ΩE e Z Z a Nntd dN d d 质心质量：mM Mm+=μ氢光谱的里德堡公式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==22111~n mR H λν玻尔跃迁条件：m n E E h -=ν 玻尔的角动量量子化条件：ηn mvr L ==德布罗意物质波波长：mvhp h ==λ 布拉格衍射公式：λθn d =sin 2 海森伯不确定关系式： 2/η≥∆∆x p x ，2/η≥∆∆E t Stern-Gerlach 实验最后原子沉积位置：2mv dDz B z z z ⋅∂∂-=μ 朗德因子：⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-++=)1()1()1(2123j j l l s s g j 康普顿散射：()θλλcos 100-=-'cm h特征X 射线αK 系的Moseley 公式：2)(43σ-=Z Rhchv ，1≈σ一.（本题15分）卢瑟福散射束流强度I 为1.6 nA 的质子射向厚度t 为1μm 的金靶（Z =79，质量数A=197），若质子与金核可能达到的最短距离为40fm ，探测器距金靶r 为1m ，探测器面积ΔS 为4 mm 2 （已知金靶密度ρ=19.3g/cm 3）试求：1. （4分）金核与散射角为120°时相对应的微分散射截面（fm 2/sr ）。
《原子物理学》作业参考答案
《原子物理学》作业参考答案一. 填空题1. 1010-m ；1510-m ；17103m kg2. )11(~222m nZ R A-=ν3. 21;53.0;51.14.3;6.13n a A eV eVeV --- 4. nm a eV 0177.03;4.541= 5. 单层；双层；自旋与轨道的相互作用 6. 2;3;4=j7. 12+l 8. 2121S ；2122S ；2323D ；2322P9. 原子的量子态 10. 相对论效应；自旋同轨道的相互作用。
11. j l n ,,12. 23=S ； 2;013. ),(211s s G ，),(212l l G > ),(113s l G ，),(224s l G ；),(211s s G ，),(212l l G < ),(113s l G ，),(224s l G 14. B B J g j j μμμ5353)1(;6=+= 15. 6;6 ；16. n 和l 相同的电子； 17. 32种 18. [1.51eV] 19.ph，h E 20. 6.626×10-34Js 21. 622. )exp(0x I I μ-=，随着X 光子的能量增加，吸收系数下降，吸收限，原子中电子壳层结构的实在性，导致的电子的电离23. 原子中量子态的存在，电子自旋的存在24. 一条谱线在外磁场下分为三且彼此间隔相等（间隔均为B B μ）；总自旋角动量等于零()0=S 25. 高能光子与低能电子相碰撞，光子把一部分能量传递给电子从而变为低能光子，波长变长，频率变低 26. 轨道电子俘获、、-+ββ27. α+→--Y X A Z AZ 42 28. 能量和动量守恒29. 光电效应 30. 汤姆逊； 核式结构（或行星）模型 31. 氘)(D 32. 量子化的33. 康普顿效应；吴有训。
34. 液滴模型，费米气体模型，壳层模型， 集体模型35. 0.31nm 36. 电磁辐射与物质交换能量时是量子化的，即νh E = 二. 简答1. 卢瑟福的“核式结构”模型的意义、困难是什么？意义：第一，正确地提出了原子的“核式结构”将原子分为核外与核内两个部分。
原子物理学试卷及答案
原子物理学试卷及答案【篇一：原子物理单元测试卷(含答案)】/p> 波粒二象性原子结构原子核检测题一、选择题（每小题4分，共54分。
在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。
全部选对的得4分，错选或不选得0分。
）1．卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是（）2．光电效应的规律关于光电效应，有如下几种陈述，其中正确的是（）a．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比 b．光电流的强度与入射光的强度无关c．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大 d．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应3．放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）a．?射线，?射线，?射线 c．?射线，?射线，?射线b．?射线，?射线，?射线， d．?射线，?射线，?射线4．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（） a．光的折射现象、偏振现象 b．光的反射现象、干涉现象c．光的衍射现象、色散现象 d．光电效应现象、康普顿效应Ａ.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大Ｂ.Ｃ.Ｄ.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 6．关于光的波粒二象性的理解正确的是（）5．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中（）a．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性b．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子c．高频光是粒子，低频光是波的粒子性显著d．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它7．如图1所示，电路中所有元件完好，光照射到阴极上时，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（）图1a. 入射光太弱；b. 入射光波长太长；c. 光照时间短；d. 电源电压太低10．要观察纳米级以下的微小结构，需要利用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜．有关电子显微镜的下列说法正确的是（）a．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射b．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此不容易发生明显衍射c．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此更容易发生明显衍射d．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此更容易发生明显衍射11．14c是一种半衰期为5 730年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古木中14c的含量1()4a．22 920年 b．11 460年 c．5 730年 d．2 865年4303013．现有核反应方程为2713al＋2he→15p＋x，新生成的15p具有放射性，继续发生衰变，核反应30)14.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11213115121h＋6c→7n＋q1 1h＋7n→6c＋x＋q2方程中q1、q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：3a．x是2he，q2q1 b．x是42he，q2q13c．x是2he，q2q1 d．x是42he，q2q115．如图2所示，n为钨板，m为金属网，它们分别与电池两极相连，电池的电动势e和极性已在图中标出，钨的逸出功为4.5 ev，现分别用氢原子跃迁发出的能量不同的光照射钨板，下列判断正确的是()图2a．用n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光照射，n板会发出电子b．用n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，n板会发出电子c．用n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，不会有电子到达金属网m d．用n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，不会有电子到达金属网m16.2006年3月24日，由中国自行研究、设计的世界上第一个全超导非圆截面托卡马克east核聚变实验装置(又称“人造太阳”)，如图3所示，已成功完成首次工作调试．由于它和太阳产生能量的原理相同，都是热核聚变反应，所以被外界称为“人造太阳”．“人造太阳”的原理就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘和氚，使其在一定条件下发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量．核聚变的主要原料是氘和氚，在海水中含量极其丰富．则下列说法中错．误．的是()341a．“人造太阳”的核反应方程是21h＋1h→2he＋0n图3d．与这种热核聚变比较，核裂变反应堆产生的废物具有放射性二、填空题。
原子物理学试题及答案
原子物理学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 原子物理学研究的主要对象是（）。
A. 原子核B. 原子C. 分子D. 电子答案：B2. 原子核的组成是（）。
A. 质子和电子B. 质子和中子C. 电子和中子D. 原子和电子答案：B3. 原子的核外电子排布遵循（）。
A. 泡利不相容原理B. 能量最低原理C. 洪特规则D. 所有上述规则答案：D4. 原子核的放射性衰变包括（）。
A. α衰变B. β衰变C. γ衰变D. 所有上述衰变答案：D5. 原子核的结合能是指（）。
A. 原子核中所有核子的总能量B. 原子核中所有核子的总质量C. 原子核中所有核子的总动量D. 原子核中所有核子的总能量与原子核总能量之差答案：D6. 原子核的自旋量子数是（）。
A. 0B. 1/2C. 1D. 2答案：B7. 原子核的同位素是指（）。
A. 具有相同原子序数但不同质量数的原子核B. 具有相同质量数但不同原子序数的原子核C. 具有相同原子序数和质量数的原子核D. 具有不同原子序数和质量数的原子核答案：A8. 原子核的磁矩是由（）产生的。
A. 电子的自旋B. 电子的轨道运动C. 原子核的自旋D. 原子核的轨道运动答案：C9. 原子核的磁共振现象是由于（）。
A. 原子核的自旋B. 原子核的磁矩C. 外部磁场D. 外部磁场与原子核磁矩的相互作用答案：D10. 原子核的衰变常数是（）。
A. 与时间无关的常数B. 与衰变物质的质量有关C. 与衰变物质的体积有关D. 与衰变物质的密度有关答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 原子物理学的奠基人是______。
答案：尼尔斯·玻尔2. 原子核由______和______组成。
答案：质子；中子3. 原子的电子排布遵循______原理。
答案：泡利不相容4. 原子核的放射性衰变包括______衰变、______衰变和______衰变。
答案：α；β；γ5. 原子核的结合能是______与______之差。
原子物理学试题及答案
原子物理学试题及答案【篇一：原子物理学试题汇编】txt>试卷Ａ(聊师)一、选择题1.分别用１mev的质子和氘核（所带电荷与质子相同，但质量是质子的两倍）射向金箔，它们与金箔原子核可能达到的最小距离之比为：Ａ.1/4; Ｂ.1/2; Ｃ.１;Ｄ.２.2.处于激发态的氢原子向低能级跃适时，可能发出的谱总数为：a.4;b.6;c.10;d.12.3.根据玻尔－索末菲理论，n=4时氢原子最扁椭圆轨道半长轴与半短轴之比为：a.1；b.2;c.3;d.4.4.f电子的总角动量量子数j可能取值为：a.1/2，3/2;b.3/2，5/2;c.5/2，7/2;d.7/2，9/2.5.碳原子（c，z＝6）的基态谱项为a.3po;b.3p2;c.3s1;d.1so.6.测定原子核电荷数z的较精确的方法是利用c.史特恩－盖拉赫实验；d.磁谱仪.7.要使氢原子核发生热核反应，所需温度的数量级至少应为（k）a.107;b.105;c.1011;d.1015.8.下面哪个粒子最容易穿过厚层物质？a.（1），（2）;b.（3）,（4）;c.（2）,（4）;d.（1）,（3）.10.论述甲：由于碱金属原子中，价电子与原子实相互作用，使得碱金属原子的能级对角量子数l的简并消除. 论述乙：原子中电子总角动量与原子核磁矩的相互作用，导致原子光谱精细结构. 下面判断正确的是：a.论述甲正确，论述乙错误;b.论述甲错误，论述乙正确;c.论述甲，乙都正确，二者无联系；d.论述甲，乙都正确，二者有联系.二、填充题（每空2分，共20分）1．氢原子赖曼系和普芳德系的第一条谱线波长之比为（）.2．两次电离的锂原子的基态电离能是三次电离的铍离子的基态电离能的（）倍.3．被电压100伏加速的电子的德布罗意波长为（）埃.4．钠d1线是由跃迁（）产生的.5．工作电压为50kv的x光机发出的x射线的连续谱最短波长为（）埃.6．处于4d3/2态的原子的朗德因子g等于（）.7．双原子分子固有振动频率为f，则其振动能级间隔为（）.8．co原子基态谱项为4f9/2，测得co原子基态中包含8个超精细结构成分，则co核自旋i=（）.9．母核azx衰变为子核y的电子俘获过程表示（）。
大学原子物理学答案(最终)
1.8 试由氢原子的里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势。
解：电离能为1E E E i -=∞，把氢原子的能级公式2/n Rhc E n -=代入，得：Rhc hc R E H i =∞-=)111(2=13.60电子伏特。
电离电势：60.13==eE V ii 伏特 第一激发能：20.1060.134343)2111(22=⨯==-=Rhc hc R E H i 电子伏特 第一激发电势：20.1011==eE V 伏特 1.9 用能量为12.5电子伏特的电子去激发基态氢原子，问受激发的氢原子向低能基跃迁时，会出现那些波长的 解：把氢原子有基态激发到你n=2,3,4……等能级上去所需要的能量是：)111(22nhcR E H -= 其中6.13=H hcR 电子伏特2.10)211(6.1321=-⨯=E 电子伏特1.12)311(6.1322=-⨯=E 电子伏特8.12)411(6.1323=-⨯=E 电子伏特其中21E E 和小于12.5电子伏特，3E 大于12.5电子伏特。
可见具有12.5电子伏特能量的电子不足以把基态氢原子激发到4≥n 的能级上去，所以只能出现3≤n 的能级间的 跃迁。
跃迁时可能发出的光谱线的波长为：οοολλλλλλAR R A R R A R R H H HH H H 102598)3111(1121543)2111(1656536/5)3121(1322322221221==-===-===-=1.10试估算一次电离的氦离子+e H 、二次电离的锂离子+i L 的第一玻尔轨道半径、电离电势、第一激发电和赖曼系第一条谱线波长分别与氢原子的上述物理量之比值。
解：在估算时，不考虑原子核的运动所产生的影响，即把原子核视为不动，这样简单些。
a) 氢原子和类氢离子的轨道半径：31,2132,1,10529177.0443,2,1,4410222012122220=======⨯==⋯⋯===++++++++-Li H H Li H H H He Z Z r r Z Z r r Z Li Z H Z H Z me h a n Z n a mZe n h r e径之比是因此，玻尔第一轨道半；，；对于；对于是核电荷数，对于一轨道半径；米，是氢原子的玻尔第其中ππεππεb) 氢和类氢离子的能量公式：⋯⋯=⋅=-=3,2,1,)4(22212220242n nZ E h n Z me E πεπ其中基态能量。
高考物理试题分类汇编原子物理学
2009 年高考物理试题分类汇编——原子物理学（ 09 年全国卷Ⅰ）16.氦氖激光器能产生三种波长的激光，此中两种波长分别为1=0.6328 μm，2μm，已知波长为 1 的激光是氖原子在能级间隔为E1的两个能级之间跃迁产生的。
用E2表示产生波长为 2 的激光所对应的跃迁的能级间隔，则E2的近似值为A ．B ．C． D ．答案： D分析：此题考察波尔的原子跃迁理论.根据 E h ,c,可知当E 196ev,m, 当 3.39 m 时,连立可知E20.36ev 。
（09 年全国卷Ⅱ） 18. 氢原子的部分能级以下图。
已知可见光的光子能量在 1.62eV 到 3.11eV 之间。
由此可推知 , 氢原子A. 从高能级向n=1 能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短B. 从高能级向n=2 能级跃迁时发出的光均为可见光C. 从高能级向n=3 能级跃迁时发出的光的频次比可见光的高D.从 n=3 能级向 n=2 能级跃迁时发出的光为可见光答案： AD分析：此题考察玻尔的原理理论.从高能级向n=1 的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为9.20ev,不在 1.62eV 到 3.11eV 之间 ,A 正确 .已知可见光子能量在1.62eV 到 3.11eV 之间从高能级向n=2 能级跃迁时发出的光的能量， B 错 . 从高能级向n=3 能级跃迁时发出的光的频次只有能量大于 3.11ev 的光的频次才比可见光高,C 错.从 n=3 到 n=2 的过程中开释的光的能量等于 1.89ev 介于 1.62 到 3.11 之间 ,所以是可见光 D 对。
（09 年北京卷） 14．以下现象中，与原子核内部变化相关的是A．粒子散射现象B．天然放射现象C．光电效应现象D．原子发光现象答案： B分析：α 粒子散射实验表示了原子内部有一个很小的核，并无波及到核内部的变化，故 A 项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自觉的放射出α 粒子或电子，进而发生α衰变或β衰变，故 B 项正确；光电效应是原子核外层电子离开原子核的约束而逸出，没有涉及到原子核的变化，故 C 项错误；原子发光是原子跃迁形成的也没有波及到原子核的变化，故 D 项错误。
高二物理原子物理试题答案及解析
高二物理原子物理试题答案及解析1.下列说法中错误的是A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说B．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性C．黑体辐射，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变短【答案】D【解析】在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子散射后波长会变长，因此D选项是错的。
【考点】量子物理2.下列五幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变……，链式反应会释放出巨大的核能C．图丙：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一D．图丁：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的【答案】CD。
【解析】A中的α粒子散射实验说明了原子有核式结构，质子是由卢瑟福发现的，但中子是由他的学生查德威克发现的，A不对；B中用中子轰击铀核使其发生的是裂变，发生的链式反应会释放出巨大的核能，故B也不对；C和D的说法都是正确的。
【考点】本题考查了物理学史的有关知识。
3.下列关于近代物理知识说法，你认为正确的是（）A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率太小D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加【答案】CD【解析】卢瑟福的a粒子散射实验说明原子具有核式结构，A错；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，B错；4.卢瑟福提出原子的核式结构模型。
这一模型建立的基础是（）A．a粒子的散射实验B．对阴极射线的研究C．天然放射性现象的发现D．质子的发现【答案】A【解析】卢瑟福提出原子的核式结构模型是根据a粒子的散射实验提出来的，A正确。
原子物理学试题ABC
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α粒子源和散射靶的条件下观察到α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：A ．4:1 B.2:2 C.1:4 :82．欲使处于激发态的氢原子发出αH 线，则至少需提供多少能量（eV ）?A.13.6B.12.09C. 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：4．试判断原子态：1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是完全存在的？A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1 C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 2s2p 3P 2 1s2p 1D 1 5．原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为： A ．B μ315； B. 0； C. B μ25； D. B μ215- 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： Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３Ｐ０ . 7．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。
8．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： 个 ； 个 ； 个 ； 个。
9．发生?+衰变的条件是(A,Z)＞M (A,Z －1)＋m e ; (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e ; C. M (A,Z)＞M (A,Z －1); D. M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e10．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.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．原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中α粒子的____________________。
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2009—2010学年第2学期《原子物理学》试卷答案及评分标准专业班级姓名学号开课系室应用物理系考试日期2010年6月26日10:00-12:00一、（共20分）电子、光子、相对论、波粒二象性等概念。
1、（本小题10分）若电子的动能和光子的能量等于电子的静止能量，求（1）电子的运动速度v 为多少倍光速c ，（2）电子的德布罗意波长λe （nm ）（3）光的波长λγ（nm ），（4）电子与光子的动量之比。
答：（1）电子的动能2k 0E 0.511MeV m c ==总能量220202MeV 511.0MeV 511.0mc c m c m E E k ==+=+=，得出02m m =…..2分 因为)1(/220c m m υ-=，所以电子运动速度2/3c =υ（或0.866c ）…..2分（2）电子的德布罗意波长nm 0014.0eV10511.0732.1nmeV 12403232//6200=⨯⨯⋅==⨯===c m hc c m h m h p h e υλ .…2分（3）光的波长61240eV nm 0.0024nm 0.51110eVe chc h λνν⋅====⨯ …..2分 （4）电子与光子的动量之比//e e ep h p h p p γγγλλ===…..2分2、（本小题10分）在康普顿散射中，若入射光子的能量等于电子的静止能量，试求在散射角度θ=120°方向探测散射光子的能量E γ'（MeV ），以及对应的反冲电子的动量e p （以电子的静止质量m 0和光速c 表示）。
答：入射光子的能量200/E hc m c νλ==………… …1分康普顿散射后波长改变量00(1cos )hm cλλλθ'∆=-=- 散射光子的能量为：0200200///(1cos )1(1cos120)/20.40.511MeV 0.2044MeV1(10.5)5hc hcE hc hhc m cm c hc m c νλλλθλ''===+-+-︒===⨯=++ …… ………4分电子获得的动能来源于光子能量的减少，电子动能2220002/53/5m c m c m c -= ……2分 根据相对论效应：22222224000(3/5)E m c m c c p m c =+=+ ……………2分得电子的动量为0p c = ……………1分二、（本题12分）原子核概念。
当一束能量为1.0 MeV 的质子垂直入射到厚度为10nm 的铜Cu （原子序数Z=29，质量数A=63.5，密度ρ=8.93g/cm 3）的薄膜上时，探测器相对薄膜中心的立体角为0.001，沿120°探测方向每秒纪录到41.010⨯个质子。
假如整个过程都符合卢瑟福散射，试求每秒入射质子的数量?答：库仑散射因子20014Zea E πε=；靶原子密度A AN n ρ=微分散射截面24d d 16sin (/2)a σθ=Ω 所以探测到粒子数22A 40d 1'()d A 416sin (/2)N Ze N Nnt N t E ρσπεθ∆Ω∆=∆Ω=Ω ……6分 入射粒子数44422371322A 0A 16sin (/2)1063.516sin 60'1 6.022108.931010(29 1.4410)0.001()4N N Ze N t E θρπε--⨯⨯⨯⨯︒=∆⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯∆Ω所以， 161321063.596.094106.0228.93(29 1.44)N ⨯⨯==⨯⨯⨯⨯个 ……6分数据代入过程基本正确，最终计算结果数量级和数值错误的，酌情扣分。
三、（共8分）X 射线及其应用。
利用Cu(Z ＝29)的K α特征X 射线对某晶体进行衍射实验，发现当出射方向相对入射方向的角度为60°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nm?答：对K α线的波长，有22211(1)()12hch Rhc Z νλ==-- ……………2分nm nm R 155.016.91)129(1341)129(13422=⨯-⨯=⨯-⨯=∴λ ……………2分 出射方向相对入射方向的角度为60°，散射角度30θ=︒……………1分d =λθ2sin ……………2分︒=30sin 2155.0nm 155.0= ……………1分四、（共20分）玻尔理论的能级与跃迁概念（不考虑精细结构）。
1、（本小题6分）根据玻尔的角动量量子化条件，计算氢原子的电子在第一轨道半径上的运动周期（单位：秒）。
答：角动量量子化条件：mvr = ……………1分库仑力提供向心力：222mv e r r= ……………1分二者联立，可得氢原子的玻尔第一半径21120.0529nm r a me=== ……………1分在第一轨道上的速度为21137e cv c α=== ……………1分91618222 3.140.052910137 1.51710310a r T s v c ππα--⨯⨯⨯⨯====⨯⨯ ……………2分 2、（本小题6分）12.0 eV 的电子射入氢原子气体，气体将发出哪些波长（nm ）的辐射？答：氢原子的量子化能量2n 13.6/E eV n =-所以12313.6 3.4 1.51E eV E eV E eV =-=-=-；；； ……………2分 电子入射氢原子，将动能转移给氢原子，使得氢原子激发。
122213221113.6eV(-)=10.2eV<12.0eV211113.6eV(-)=12.09eV>12.0eV31E E ∆=-∆=- ……………2分 所以只能激发到n=2的能级上。
发出辐射的波长为121240eV nm=121.6nm 10.2eV hc E λ⋅==∆ ……………2分3、 (本小题8分) 已知一对正负电子绕其共同的质心转动时，会暂时形成类似于氢原子结构的“正电子素”，试计算“正电子素”发射光谱的最短波长λ为多少nm ？答：解法1：质心系的里德堡常数A 211R R RR m m M m∞∞∞===++……………3分根据里德堡公式22111H R mn νλ⎡⎤==-⎢⎥⎣⎦ 知， 最短波长时，m=1,n →∞，……………3分 所以A 12291.16182.3nm nm R R λ∞===⨯=……………2分解法2：从能量角度计算基态能量113.6/2 6.8eV E eV =-=-；……………4分 11240eV nm182.3nm 0( 6.8eV)hc E E λ∞⋅===---……………4分五、（共26分）磁场中原子能级的分裂。
1、(本小题12分) 在史特恩－盖拉赫实验中，不均匀的横向磁场梯度为 1.0T/cm B z∂=∂，磁场的纵向范围10cm d =，磁场中心到屏的距离50cm D =，使用的原子束是处于32P 的硫原子，原子的动能50meV k E =，问：（1）硫原子的轨道角动量、自旋角动量、总角动量为多少 ？ （2）硫原子沿纵向经过该磁场后分裂为几束？ （3）分裂后，相邻束斑的间距（cm ）？ 答：（1）硫原子的基态3P 2, =1, =1, 2S L J ∴=轨道角动量 L =自旋角动量 L ==总角动量J =……….………..……3分（2） 原子束在不均匀横向磁场中将分裂2;z zz J J B B dDz m g z mv μμμ∂=-⋅=∂ 2, 2,1,0,1,2J J m ==--有5个取值，所以将分裂为5束。
……….………..……2分（3）3(1)(1)31(11)1(11)3 22(1)222(21)2J S S L L g J J +-+⋅+-⋅+=+=+=+⋅⋅+………….….……2分21z J J BJ B dDz m g m z mv μ∂∆=∆⋅∆=∂， ………….….……1分250meV 2mv =………….….……2分523310505.788101225010220.434z J B B dD z g cm z mv cmμ--∂⨯∆=⋅=⨯⨯⨯⨯∂⨯⨯= ……………2分 数据代入过程基本正确，最终计算结果数量级和数值错误的，酌情扣分。
2、（本小题14分）钠原子从23/2P 向基态跃迁时发出谱线的频率为0ν。
如果钠原子放在外界弱磁场B 中，激发态和基态能级也将分裂，试求： （1）判断写出Na 原子的基态；（2）磁场中23/2P 和基态能级分裂的子能级之间的间隔（用B B μ表示即可）；（3）画出相应能级跃迁图，正确标识各项符号；（4）计算在磁场中谱线频率ν' 与原0ν的关系，(注：洛伦兹常数L=B B μ/h 不必计算)。
答：（1）Na 原子的电子组态1s 22s 22p 63s 1，只有3s 贡献，所以为21/2S 态。
……………2分（2）加磁场后，j j B E E m g Bμ'=+23/2P 能级：l=1，s=1/2，j=3/2；m j =3/2，1/2，-1/2，-3/2；(1)(1)0.5(0.51)1(11)3131422(1)22 1.5(1.51)3j s s l l g j j ⎛⎫⎛⎫+-++-+=+=+= ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭ ……………2分分裂的子能级之间的间隔43j j B j B B E m g B g B B μμμ'∆=∆==（） ……………1分基态21/2S 能级：l=0，s=1/2，j=1/2；m j =1/2，-1/2； (1)(1)0.5(0.51)0(01)3131222(1)220.5(0.51)j s s l l g j j ⎛⎫⎛⎫+-++-+=+=+= ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭……………2分分裂的子能级之间的间隔2j j B j B B E m g B g B B μμμ'∆=∆==（）……………1分(3)如上图…………………..3分(4)磁场中2121221102211()/()/()/()j j j j B j j j j E E h E E h m g m g B h hv m g m g L νμ''''=-=-+-=+-因为01j m ∆=±，，所以m j2 g j2- m j1 g j1 = (5/3, 3/3, 1/3, -1/3, -3/3,-5/3 ) 所以分裂谱线v ’= v 0+(5/3, 3/3, 1/3, -1/3, -3/3,-5/3 )L ，其中L=μB B/h 。
………..3分2P 3/22S1/2无磁场 有磁场m j六、（共14分）角动量耦合与原子态的确定。
1、（本小题6分）氦原子的两个电子分别处在1s 和3p 状态，按照L S -耦合，分析该电子组态可以组成那些原子态？（注意写出分析过程）答：氦原子两电子的电子组态为1s3p ，两个电子的轨道量子数分别为，120,1l l ==，按照L S -耦合，则体系总的轨道角动量量子数1L =,……1分两个电子的自旋角动量量子数分别为：1211,22s s == 总的自旋角动量量子数S 可以有两个值：0S =和1S = ……1分 当0S =，1L =时，体系总的角动量量子数1J =,此时形成原子态11P……1分 当1S =，1L =时，体系总的角动量量子数有三个值2,1,0J J J ===分别形成原子态32P ，31P ，30P……3分 2、（本小题8分）硅（Si ）的原子序数为14，写出完整的电子组态，并详细判断原子基态。