大学物理《原子物理》试卷(A)
原子物理五套试题及答案
原子物理五套试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 原子核的组成元素是（）。
A. 质子和中子B. 电子和质子C. 电子和中子D. 质子和电子答案：A2. 根据波尔理论，氢原子的能级是（）。
A. 连续的B. 离散的C. 线性的D. 非线性的答案：B3. 电子云的概念是由哪位科学家提出的？（）A. 尼尔斯·玻尔B. 阿尔伯特·爱因斯坦C. 马克斯·普朗克D. 埃尔温·薛定谔答案：D4. 根据海森堡不确定性原理，以下说法正确的是（）。
A. 粒子的位置和动量可以同时被精确测量B. 粒子的位置和动量不能同时被精确测量C. 粒子的能量和时间可以同时被精确测量D. 粒子的能量和时间不能同时被精确测量答案：B5. 原子核外电子的排布遵循（）。
A. 泡利不相容原理B. 洪特规则C. 库仑定律D. 以上都是答案：D6. 原子核的放射性衰变遵循（）。
A. 线性规律B. 指数规律C. 正态分布D. 泊松分布答案：B7. 原子核的结合能是指（）。
A. 原子核内所有核子的总能量B. 原子核内单个核子的能量C. 原子核内所有核子的总能量与单独核子能量之和的差值D. 原子核内单个核子的能量与单独核子能量之和的差值答案：C8. 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：A9. 原子核的裂变是指（）。
A. 原子核分裂成两个或多个较小的原子核B. 原子核结合成更大的原子核C. 原子核的放射性衰变D. 原子核的聚变答案：A10. 原子核的聚变是指（）。
A. 原子核分裂成两个或多个较小的原子核B. 原子核结合成更大的原子核C. 原子核的放射性衰变D. 原子核的裂变答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 原子的核外电子排布遵循______原理。
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。
原子物理考卷2023年A
原子物理考卷2023年A一、选择题（每题2分，共20分）A. 道尔顿B. 汤姆逊C. 卢瑟福D. 波尔2. 在氢原子光谱中，巴耳末系对应的光谱线位于：A. 可见光区B. 紫外光区C. 红外光区D. 无线电波区3. 下列哪个物理量在原子物理学中是量子化的？A. 质量B. 体积C. 电荷D. 能量4. 氢原子的基态电子轨道半径约为：A. 0.53 ÅB. 0.53 nmC. 0.53 μmD. 0.53 mm5. 下列哪种现象可以用量子力学解释？A. 康普顿效应B. 玻尔效应C. 超导现象D. 光电效应6. 原子核的组成包括：A. 质子和中子B. 电子和质子C. 电子和中子D. 质子和光子7. 下列哪个过程是β衰变？A. 原子核俘获一个电子B. 原子核释放一个中子C. 原子核释放一个质子D. 原子核释放一个正电子8. 根据玻尔理论，氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子能量为：A. 10.2 eVB. 12.75 eVC. 13.6 eVD. 3.4 eV9. 下列哪种原子具有半满的p轨道？A. 氖（Ne）B. 氟（F）C. 氧（O）D. 碳（C）A. 实数B. 复数C. 可正可负D. 可微二、填空题（每题2分，共20分）1. 原子核的稳定性与原子序数的关系是：原子序数越大，稳定性越______。
2. 氢原子的基态能量为______ eV。
3. 氦原子的电子排布式为______。
4. 原子核的比结合能越大，原子核越______。
5. 在氢原子中，电子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子频率为______。
6. 量子力学中的不确定性原理是由______提出的。
7. 原子核的组成粒子中，质子和中子的质量分别约为______和______。
8. 在核反应中，质量数和电荷数守恒，即______和______守恒。
9. 根据泡利不相容原理，一个原子轨道最多可容纳______个电子。
原子物理学
《原子物理学》课程一．课程简介课程号: 06120850课程名称: 原子物理学英文名称：Atomic Physics周学时: 3学分: 3预修课程: 微积分, 大学物理(力学, 热力学, 光学, 电磁学)课程性质：专业课授课对象：物理专业大学生内容简介：（中英文）《原子物理学》是物理学本科专业的一门重要基础课。
内容包括原子模型、电子自旋和原子磁矩、元素周期律、X射线、核模型、核衰变、核反应、核裂变与聚变等内容。
通过学习，不仅可掌握原子和原子核物理方面的基础知识，还可了解量子力学的基本概念和实验背景，为以后近代物理学的学习打下扎实基础。
This course is a degree program for undergraduate students in the department of physics, Zhejiang University. The contents of the course include the models of atoms, spin of electrons and magnetic moment of atoms, periodic law of the elements, X-ray, models of the nuclei, decay of the nuclei, nuclear reactions, nuclear fission and fusion etc. After study the course, students will understand the basic knowledge of atomic and nuclear physics, the basic ideas and experimental background of quantum physics, which are very important for further studying modern physics.二．教材和参考书1.教材:《原子物理学》, 杨福家著, 高等教育出版社, 第四版，2010年12月1日2. 参考书:（1）《原子物理学》,苟清泉主编, 高等教育出版社, 1983年版（2）《原子物理学》,卢希庭主编, 原子能出版社, 1982年版（3）《原子物理学》，褚圣麟主编，人民教育出版社，1979年6月版（4）《Physics of Atoms and Molecules》, B. H. Bransden and C. J. Joachain, 1983（5）《Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles》，R. Eisberg, R. Resnick, 1985（6）《Atomic and Nuclear Physics》, S. Shankland, 1960三．教学大纲1. 基本信息课程号: 06120850课程名称: 原子物理学英文名称：Atomic Physics周学时: 3学分: 3预修课程: 微积分, 大学物理(力学, 热力学, 光学, 电磁学)面向对象：物理专业大学生2.教学目标(1)学习目的《原子物理学》课程是物理系本科专业大学生的一门重要基础课。
原子物理试题(1)
22 届复赛四、 （23 分）封闭的车厢中有一点光源 S，在距光源 l 处有一半径为 r 的圆孔，其圆心为 O1，光
ux
u x v 2 1 u xv / c
式中 ux 与 ux′分别为 S 与 S′系中测得的速度 x 分量，c 为光速。 2．求 S 系中测得的单位时间内光源辐射的全部光子的总动量与总能量。 27 届复赛九、 （16 分）已知粒子 1 和粒子 2 的静止质量都是 m0，粒子 1 静止，粒子 2 以速度 v0 与粒子 1 发生弹性碰撞． 1.若碰撞是斜碰，考虑相对论效．试论证：碰后两粒子速度方向的夹角是锐角、直角还是钝角．若不考虑 相对论效应结果又如何？ 2.若碰撞是正碰，考虑相对论效应，试求碰后两粒子的速度. 28 届复赛八、 （20 分）有一核反应其反应式为 11 p 13 H 23 He 01n ，反应中所有粒子的速度均远小于光速．试 问：
S O
v
l
r O1
R O2 xA
24 届复赛七、 （20 分） 今年是我国著名物理学家、 曾任浙江大学物理系主任的王淦昌先生诞生一百周年． 王 先生早在 1941 年就发表论文，提出了一种探测中微子的方案： Be 原子核可以俘获原子的 K 层电子而成 为 Li 的激发态 ( Li ) ，并放出中微子（当时写作η）
18 届复赛三、（22 分）有两个处于基态的氢原子 A 、 B ， A 静止， B 以速度 v0 与之发生碰撞．己知：碰 撞后二者的速度 v A 和 vB 在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收．从而该原子由基 态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．如欲碰后发出一个光子，试论证：速度 v0 至少需要多大（以 m/s 表示）？己知电子电量为 e 1.602 10－19 C ，质子质量为 m p 1.673 10－27 kg ．电 子质量为 me 0.911 10－31 kg ．氢原子的基态能量为 E1 13.58 eV ．
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.下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是A．图甲：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B．图乙：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C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性【答案】AB【解析】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，选项A正确；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，选项B正确；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了原子核式结构，选项C错误；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性，选项D错误；故选AB【考点】考查原子物理点评：本题难度较小，实际上本题算是一个物理史实问题，对物理史实问题要注意积累和记忆2.黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动【答案】AC【解析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大．故A正确，B错误．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故C正确，D错误．故选AC．【考点】本题考查的是学生读图的能力，点评：只要认真分析是较为容易的找出答案的．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【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.下列说法正确的有( )A．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象,说明玻尔提出的原子定态概念是错误的【答案】AC【解析】由于原子光谱是线状谱，而不是经典电磁理论认为的连续谱，因此否定了卢瑟福的核式结构模型，鼓励人们进一步探索新的原子结构A项正确。
研究生复试原子物理试题
研究生复试原子物理试题1．什么是玻尔半径？2．玻尔理论有那些假设？3．电子组态为3p3d的电子发生LS耦合，可能形成多少种情况？4．戴维孙---革末实验的物理意义是什么？5．以氢原子为例说明什么是激发电势？什么是电离能？6．为什么元素的化学性质具有周期性？7．举例说明什么是某射线的标识谱？8．原子的抗磁性产生的机理是什么？9.分子纯振动谱线和纯转动谱线出现在光谱的什么区域？二计算题1．已知NA原子主线系第一条谱线是由波长分别是589.6NM，684.5NM的双线组成，求该原子的3P原子态的自然裂距。
2．静止的电子分别经100伏和100万伏的电场加速，求其德布罗意波长各是多少。
3．氦的一价离子可以当作类氢离子处理，试确定其基态能量。
并计算该离子跃迁时发出的最短波长和共振态波长。
4．在卢瑟福散射实验中若使用的a粒子动能为10四次方ev，轰击金靶时，观察到接近180度的散射粒子由此可以推断金的原子核半半径是多少。
（金原子序数为70，原子量为170）5．任意给出一种估算原子半径的方法。
并估算出原子半径的数量级。
2022年原子物理学研究生入学复试试题一.简答题:(共40分)1.(本题8分)简述史特恩-盖拉赫实验原理与实验结论.2.(本题8分)质量为其静止质量二倍的粒子，其运动速度为多少？3.(本题8分)简述戴维逊革未试验的原理及其物理意义。
4.(本题8分)简金属原子光谱中主线系和第二辅线系光谱的精细结构有什么特点？5.(本题8分)什么是拉曼组合散射？二.填空题(本题20分) 1(本题4分)某加速器将电子加速到能量E=2某106ev，该电子的动能Ek=_ev.2.(本题4分)令λc=h/(mec)(称为电子的康普顿波长，其中me为电子静止质量,c为真空中光速,h为普让可常量).当电子的动能等于它的静止能量时，他的德布罗意波长是λ=_λc.3.(本题4分)设描述微观粒子运动的波函数为Ψ则ΨΨ某表示需满足的条件是__;其归一化条件是__.4.(本题4分)在电子单缝衍射实验中，若缝宽为a=0.1nm,电子束垂直射在单缝面上，则衍射的电子横向动量的最小不确定量5.(本题4分)强度为I的某射线，在某种媒质中传播0.5米强度衰减一半，该媒质的吸收系数为三计算题(本题40)1(本题10)电子和正电子可以构成电子偶素。
原子物理学(Atomic Physics) 主要参考书：褚圣麟,《原子物理学》,高等教育出版社杨福家,《原子物理学》
e 1.60217733(49)1019 C
根据电子的电量及荷质比e/me，可定 出电子的质量为：
me 9.1093897(54) 1028 g
两个小插曲：
早在1890年，休斯特(A．schuster)就曾研究过氢放电管中阴 极射线的偏转。且算出构成阴极射线微粒的荷质比为氢离子荷 质比的千倍以上。但他不敢相信自己的测量结果，而觉得“阴 极射线粒子质量只有氢原子的千分之一还不到”的结论是荒谬 的；相反，他假定：阴极射线粒子的大小与原子一样，而电荷 却较氢离子大。
此 粒子的运动基本不
受电子影响。
显微镜
实验结果表明：绝大部分粒子经金箔 散射后，散射角很小（2~3），但 有1/8000的粒子偏转角大于90 ，甚 至被反射回来。
汤姆逊模型无法解释 粒子散射实验中的大角度散射
对于汤姆逊模型， 粒子受到原子正电荷的最大作用力为：
2Ze2
F 40R2
R为原子半径。
用不同方法估算出的原子半径有一定的偏差，但数 量级相同，都是10-10米。
1.2 电子的发现
1833年，法拉第(M．Faraday)提出电解定律，依此推得：一 摩尔任何原子的单价离子永远带有相同的电量。这个电量，就 是法拉第常数F，其值是法拉第在实验中首次确定的。
1874年，斯通尼(G. J. Stoney)指出，电离后的原子所带的电 荷为一基本电荷的整数倍，并推算出这一基本电荷的近似值 (e=F/N0)。在1881年，斯通尼提出用“电子”命名基本电荷。
+Ze
vf vi
dv
42Ze02Lr0d
(其中 vi
和 vf
分别代表 粒子
的初速度和末速度)
并代入
r0
原子物理学复习
第一章 原子的基本状况一、学习要点1．原子的质量和大小,R ~ 10-10 m , N o =×1023/mol2．原子核式结构模型 (1)汤姆孙原子模型(2)α粒子散射实验：装置、结果、分析 (3)原子的核式结构模型 (4)α粒子散射理论： 库仑散射理论公式：(5)原子核大小的估计 (会推导): 散射角θ：),2sin11(Z 241220θπε+⋅=Mv e r mα粒子正入射：2024Z 4Mv e r m πε= ,m r ～10－15－10－14 m二、基本练习1．选择(1)原子半径的数量级是： A ．10－10cm; C. 10-10m(2)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()(X)Au AA g M N ==12-27C 1u 1.6605410kg12==⨯的质量22012c 42v Ze b tgM θπε=角散射(3)用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰，测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍 A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 24一强度为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：A. b ; B . 2b ; C. 4b ; D. 。
2．简答题（1）简述卢瑟福原子有核模型的要点.（2）简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么 3．褚书课本P 20－21：（1）.（2）.（3）；第二章 原子的能级和辐射 一、学习要点：1.氢原子光谱：线状谱、4个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式)11(~22nmR -=ν、光谱项()2n R n T =、并合原则：)()(~n T m T -=ν2.玻尔氢原子理论：(1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容（记熟）(2)圆轨道理论（会推导）：氢原子中假设原子核静止，电子绕核作匀速率圆周运动02200202220A 529,04,Z Z 4≈===e m a n a n e m r e e n πεπε;13714,Z Z 40202≈===c e n c n e c e n πεααπευ； ()n hcT n hc R n e m E e n --=-=∞2222422Z 2Z )41(πε，n ＝１.……(3)实验验证：（a ）氢原子4个线系的形成)11(Z ~,)4(222232042n m R ch e m R e -==∞∞νπεπ (会推导）非量子化轨道跃迁)(212n E E mv h -+=∞ν （b ）夫－赫实验：装置、.结果及分析；原子的电离电势、激发电势 3.类氢离子（+++Li ,He ,正电子偶素.-μ原子等）(1) He +光谱:毕克林系的发现、波数公式、与氢原子巴耳末系的异同等 (2)理论处理（会推导）：计及原子核的运动，电子和原子核绕共同质心作匀速率圆周运动ee m M m M +⋅=μ, 正负电荷中心之距Ze n r n 22204μπε =.能量224222Z )41(ne E n μπε-=，里德伯常数变化Mm R R eA +=∞11重氢（氘）的发现 4.椭圆轨道理论索末菲量子化条件q q n h n pdq ,⎰=为整数a nn b n e m a n e m E n p e n ϕϕϕπεπε==-==,Z 4,2Z )41(,222022422，n n n ,,3,2,1;,3,2,1 ==ϕn 一定，n E 一定，长半轴一定，有n 个短半轴，有n 个椭圆轨道（状态），即n E 为n 度简并。
原子物理学复习
第一章 原子的基本状况一、学习要点1．原子的质量和大小,R ~ 10-10 m , N o =6.022×1023/mol2．原子核式结构模型 (1)汤姆原子模型(2)α粒子散射实验：装置、结果、分析 (3)原子的核式结构模型 (4)α粒子散射理论： 库仑散射理论公式：(5)原子核大小的估计 (会推导): 散射角θ：),2sin11(Z 241220θπε+⋅=Mv e r mα粒子正入射：2024Z 4Mv e r m πε=,m r ～10－15－10－14 m二、基本练习1．选择(1)原子半径的数量级是：A ．10－10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m (2)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()(X)Au AA g M N ==12-27C 1u 1.6605410kg12==⨯的质量22012c 42v Ze b tgM θπε=存在小角散射(3)用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰，测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍？A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 2 4一强度为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：A. b ; B . 2b ; C. 4b ; D. 0.5b 。
2．简答题（1）简述卢瑟福原子有核模型的要点.（2）简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么？ 3．褚书课本P 20－21：（1）.（2）.（3）；第二章 原子的能级和辐射一、学习要点：1.氢原子光谱：线状谱、4个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式)11(~22nmR -=ν、光谱项()2nR n T =、并合原则：)()(~n T m T -=ν2.玻尔氢原子理论：(1)玻尔三条基本假设的实验基础和容（记熟）(2)圆轨道理论（会推导）：氢原子中假设原子核静止，电子绕核作匀速率圆周运动02200202220A529,04,Z Z 4≈===e m a n a n e m r e e n πεπε;13714,Z Z 40202≈===c e n c n e c e n πεααπευ；()n hcT n hc R n e m E e n --=-=∞2222422Z 2Z )41(πε，n ＝１.2.3……(3)实验验证：（a ）氢原子4个线系的形成)11(Z ~,)4(222232042n m R ch e m R e -==∞∞νπεπ (会推导）非量子化轨道跃迁 )(212n E E mv h -+=∞ν（b ）夫－赫实验：装置、.结果及分析；原子的电离电势、激发电势3.类氢离子（+++Li ,He ,正电子偶素.-μ原子等）(1) He +光谱:毕克林系的发现、波数公式、与氢原子巴耳末系的异同等(2)理论处理（会推导）：计及原子核的运动，电子和原子核绕共同质心作匀速率圆周运动eem M m M +⋅=μ, 正负电荷中心之距Ze n r n 22204μπε =.能量224222Z )41(n e E n μπε-=，里德伯常数变化Mm R R eA +=∞11重氢（氘）的发现4.椭圆轨道理论索末菲量子化条件q q n h n pdq ,⎰=为整数a nn b n e m a n e m E n p e n ϕϕϕπεπε==-==,Z 4,2Z )41(,222022422，n n n ,,3,2,1;,3,2,1 ==ϕn 一定，n E 一定，长半轴一定，有n 个短半轴，有n 个椭圆轨道（状态），即n E 为n 度简并。
《原子物理学》(褚圣麟)第一章 原子的基本状况
4. 量子力学和现代原子物理学 （薛定谔、狄拉克）
第1章 原子的基本状况
原子物理学的地位、作用和研究前景
1.原子物理学在材料科学中的应用 2.原子物理学在宇观研究领域中应用：星际分子、宇宙 起源等 3.原子物理学在激光技术及光电子研究领域的应用 4.原子物理学在生命科学领域中的应用 5.原子物理学化学研究领域的应用 ……… 学习原子物理学应注意的问题 1.实践是检验真理的标准 2.科学是逐步地不断地发展的 3.对微观体系不能要求都按宏观规律来描述 4.要善于观察、善于学习、善于动脑、开拓进取，不断 创新
第1章 原子的基本状况
1.2 原子的核式结构
卢瑟福1871年8月30日生于新西兰的纳尔 逊，毕业于新西兰大学和剑桥大学。 1898年到加拿大任马克歧尔大学物理学教 授，达9年之久，这期间他在放射性方面的 研究，贡献极多。1907年，任曼彻斯特大学 物理学教授。1908年因对放射化学的研究荣 获诺贝尔化学奖。1919年任剑桥大学教授， 并任卡文迪许实验室主任。1931年英王授予 他勋爵的桂冠。1937年10月19日逝世。
第1章 原子的基本状况
θ
假设α粒子以速度v入射，并且在原子附近度过的整个时间内 都受到力Fmax的作用，那么会产生多大角度的散射呢？ 由动量定理得 Fmax
t P
，
其中 t 2vR ，表示α粒子在原子附件度过的时间 1 Ze 代入Fmax的值，得： P 4 2R ( 2vR )
1 4
0
当r>R时，原子受的库仑斥力为： 当r<R时，原子受的库仑斥力为：
F
2 Ze r
2
2
2
F
1 4 0
1
2 Ze R
3
原子物理
量子力学的建立 1、普朗克能量子学说
1900年 普朗克（Planck） 1900年，普朗克（Planck）把多人关于黑体辐射的研究结果进 一步研究以后，提出了量子论。 一步研究以后，提出了量子论。他在德国物理学年会上提出了一个 黑体辐射能量分布公式： 黑体辐射能量分布公式：
8πh 3 ν 1 ρ(ν ,T) = 3 c ehν kT −1
化 实 、 极 线 转 验 学 验 阴 射 偏 实
→
原子
α粒 散 实 子 射 验
→
光 学 验 谱 实 电子的轨道运动、自旋运动、相互作用 外 子 核 电
高 物 实 能 理 验 原 核 L 子 → 质子、中子、其它基本粒子、 L
→
原子是微观系统
其运动规律不能简单地用经典物理学的规律描述。 其运动规律不能简单地用经典物理学的规律描述。 有关原子物理学的内容，被称为“近代物理学” Physics） 有关原子物理学的内容，被称为“近代物理学”（Modern Physics）
原子的概念
虽然原子概念的提出已有两千多年的历 但是我们要讲授的原子物理学是在20 20世 史，但是我们要讲授的原子物理学是在20世 纪初开始形成的一门学科， 纪初开始形成的一门学科，它是随着近代物 理学的发展而发展起来的。 理学的发展而发展起来的。 原子这个层次， 原子这个层次，介于分子和原子核两层 次之间（如图所示）。 次之间（如图所示）。
《原子物理教程》张延惠等
各章节课时安排
绪 论 第一章 第二章 第三章 第四章
2 课时 6 课时 10课时 10课时 10课时 10课时 10课时 10课时
第五章 第六章 第七章 第八章 机 动
10课时 10课时 8 课时 6 课时 2 课时 8 课时
原子物理期末考试试题
原子物理期末考试试题一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 原子核的组成是什么？A. 质子和电子B. 中子和电子C. 质子和中子D. 电子和夸克2. 根据波尔模型，氢原子的能级是量子化的。
下列哪个选项不是氢原子能级的表达式？A. $E_n = -\frac{13.6}{n^2}$B. $E_n = -\frac{13.6}{n}$C. $E_n = \frac{13.6}{n^2}$D. $E_n = \frac{13.6}{n}$3. 电子的自旋量子数是多少？A. 0B. 1/2C. 1D. 24. 以下哪个粒子不带电？A. 质子B. 中子C. 电子D. 正电子5. 原子核的稳定性与哪个因素有关？A. 质子数B. 中子数C. 质子与中子的比例D. 电子数6. 放射性衰变中，哪种衰变会产生β粒子？A. α衰变B. β衰变C. γ衰变D. 电子俘获7. 原子核的结合能是指什么？A. 原子核分裂成两个或多个较小核时释放的能量B. 原子核形成时所需的能量C. 原子核内部质子和中子之间的相互作用能D. 原子核内部电子与质子之间的相互作用能8. 核磁共振成像（MRI）利用了哪种物理现象？A. 核的电磁辐射B. 核的放射性衰变C. 核的磁矩在外部磁场中的取向D. 核的自旋与外部磁场的相互作用9. 重核裂变和轻核聚变都能释放能量，其能量来源是什么？A. 核子的质量亏损B. 核子的电荷C. 核子的自旋D. 核子的结合能10. 根据海森堡不确定性原理，下列哪个陈述是正确的？A. 粒子的位置和动量可以同时被精确测量B. 粒子的位置和动量测量越精确，不确定性越大C. 粒子的位置和动量测量越精确，不确定性越小D. 粒子的位置和动量测量的不确定性是固定的二、简答题（每题10分，共40分）1. 描述卢瑟福散射实验及其对原子核结构理论的影响。
2. 解释为什么氢原子的能级是量子化的，并给出能级公式。
3. 什么是同位素？请给出一个例子。
原子物理练习题（含答案）
“原子物理”练习题“原子物理”练习题1.关于原子结构和核反应的说法中正确的是（ABC ） A 卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型式结构模型B .天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中一定不偏转的是γ射线射线C .据图可知，原子核A 裂变成原子核B 和C 要放出核能要放出核能D .据图可知，原子核D 和E 聚变成原子核F 要吸收能量要吸收能量2.如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关系图像，下列说法正确的是（B ）⑴如D 和E 结合成F ，结合过程一定会吸收核能，结合过程一定会吸收核能 ⑵如D 和E 结合成F ，结合过程一定会释放核能，结合过程一定会释放核能 ⑶如A 分裂成B 和C ，分裂过程一定会吸收核能，分裂过程一定会吸收核能 ⑷如A 分裂成B 和C ，分裂过程一定会释放核能，分裂过程一定会释放核能 A ．⑴⑷．⑴⑷ B ．⑵⑷．⑵⑷C ．⑵⑶．⑵⑶D ．⑴⑶．⑴⑶3.处于激发状态的原子，如果在入射光的电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射，原子发生受激辐射时，生受激辐射时，发出的光子的频率、发出的光子的频率、发出的光子的频率、发射方向等，发射方向等，发射方向等，都跟入射光子完全一样，都跟入射光子完全一样，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加这样使光得到加强，这就是激光产生的机理，那么发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量E n 、电子的电势能E p 、电子动能E k 的变化关系是（B ）A ．E p 增大、E k 减小、E n 减小减小B ．E p 减小、E k 增大、E n 减小减小C ．E p 增大、E k 增大、E n 增大增大D ．E p 减小、E k 增大、E n 不变不变 4.太阳的能量来自下面的反应：四个质子（氢核）聚变成一个a 粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子。
大学 原子物理 第一章
第一章习题1、2解1.1速度为v 的非相对论的α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：α粒子的最大偏离角约为10-4rad.要点分析要点分析::碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变..并不是像教材中的入射粒子与靶核的碰撞中的入射粒子与靶核的碰撞((靶核不动靶核不动).).).注意这里电子要动注意这里电子要动注意这里电子要动..证明：设α粒子的质量为M α，碰撞前速度为V ，沿X 方向入射方向入射；；碰撞后，速度为V '，沿θ方向散射。
电子质量用m e 表示，碰撞前静止在坐标原点O 处，碰撞后以速度v 沿φ方向反冲。
α粒子粒子--（1）（2）ϕθααcos cos v m V M V M e +′=（3）ϕθαsin sin 0v m V M e −′=作运算：（（22×（4）w ww .k h da w .c o m课后答案（5）再将（4）、（5）二式与（1）式联立，消去’与，（６（６））（７（７））θϕµϕθµ222sinsin)(sin+=+视θ为φ的函数θ（φ），对（（77）式求θ的极值，有令sin2(θ+φ)-sin2φ=0即2cos(θ+2φ)sinθ=0（1）若sinθ=0,则θ=0=0（极小）（极小）（8）（2）若cos(θ+2φ)=0则θ=90º-2φ（9）wwdaw.om课后答案网将（将（99）式代入（）式代入（77）式，有θϕµϕµ2202)(90sin sin sin +=−由此可得θ≈10-4弧度（极大）此题得证。
1.21.2（（1）动能为5.00MeV 的α粒子被金核以90°散射时，它散射时，它的的瞄准距离（碰撞参数）为多大？（2）如果金箔厚1.0μm ，则入射α粒子束以大于90°散射（散射（称称为背散射）的粒子数是全部入射粒子的百分之几？要点分析要点分析::第二问是90°～180°范围的积分范围的积分..关键要知道n ,其他值从书中参考列表中找从书中参考列表中找..解：（（11）依金的原子序金的原子序数数Z 2=79答：散射角为90º所对所对应的瞄准距离为22.8fm.(2)(2)解解:第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来的散射全部积分出来..(问题不知道nA,nA,但可从密度与原子量关系找出但可从密度与原子量关系找出但可从密度与原子量关系找出))从书后物质密度表和原子量表中查出Z Au =79,A Au =197,w.c o m答案网ρAu =1.88843依:即单位体积内的粒子数wd N ’/N =9.6=9.6××10-5说明大角度散射几率十分小。
云南师范大学《原子物理学》期末试卷-C卷及答案
云南师范大学2021——2021学年下学期统一考试原 子 物 理 学 试卷学院 物电学院 专业 年级 2021级 学号 考试方式：闭卷 考试时量：120分钟 试卷编号：C 卷一、简答题〔共2小题，每题3分，共6分〕1教材中哪些实验和现象说明了电子具有自旋运动且自旋量子数为1/2 ？〔至少举三个例子。
〕2、什么是原子核的结合能和平均结合能？二、填空题〔将正确答案填在空格内，共10空，每空1分，共10分〕1.夫兰克-赫兹实验证实了 ；史特恩-盖拉赫实验在历史上首次证实了 。
2．铝原子基态是2P 1/2，那么它的轨道角动量是，自旋角动量是 。
〔用h/2π来表示〕3．钒原子的基态是4F 3/2，该原子态能级在均匀磁场中将分裂为 层。
4．按照泡利不相容原理，在同一原子中，3d 次壳层最多可填个电子，主量子数n ＝3的电子最多可以有 个。
5．原子核反响过程中守恒的量有：电荷数、 、 、 、线动量和角动量等。
三、选择题〔将正确答案的序号填在括号内，共6小题，每题3分，共18分〕1. 原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射 【 】 A.绝大多数散射角近0180； B.α粒子只偏0023-；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. 氢原子可观测到的全部线光谱应理解为： 【 】 A.处于某一状态的一个原子所产生的； B.处于不同状态的足够多的原子所产生的； C. 处于相同状态的少数原子所产生的；D.处于不同状态的少数原子所产生的。
3. 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 。
4. 可以根本决定所有原子核性质的两个量是： 【 】 A 核的质量和大小； B.核自旋和磁矩； C.原子量和电荷； D.质量数和电荷数。
5、原子核可近似看成一个球形，其半径R 可用下述公式来描述： 【 】A.R ＝r 0A 1/3B. R ＝r 0A 2/3C. R ＝3034r πD.R=334A π6. 放射性原子核衰变的根本规律是te N N λ-=0,式中N 代表的物理意义是：【 】A. t 时刻衰变掉的核数；B. t=0时刻的核数；C. t 时刻尚未衰变的核数；D. t 时刻子核的数目。
原子物理01
原子物理学是在这一层次上，研究物质的 结构、运动规律和相互作用的一门科学。
H.Becquerel (1852-1908)
J. J. Thomson (1856-1940)
J L Gay-Lussac (1778 –1850)
阿伏伽德罗定律：在相同的温度和压力条件下，同 体积的任何气体含有的分子数相同。
A. Avogadro (1776 –1856)
§1.1物质的原子性--原子的质量与大小 (1) 元素的原子量
道尔顿定义了元素原子的相对质量： 以H原子质量为1，其它元素原 子的相对质量(原子量)可以通过 化学反应定律确定。 1961年，国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)采用C元素在自然界中 最丰富的同位素的原子为基准，设其原子量为12。 H：1.00794 O：15.9994
§1.1物质的原子性--原子的质量与大小
表1.1 部分固态金属物质的一般性质
元素 锂Li 铝Al 铁Fe 铜Cu 银Ag 铅Pb Z 3 13 26 29 47 82 A 6.9 27.0 55.8 63.5 108 207 ρ (×103kg· m-3） 0.534 2.70 7.86 8.94 10.5 11.4 M （×10-26kg） 1.15 4.49 9.30 10.5 17.9 34.4 N VA R 28 -3 -29 3 （×10 m ） （×10 m ） （×10-10m） 4.66 6.02 8.48 8.48 5.85 3.32 2.15 1.66 1.18 1.18 1.71 3.02 1.53 1.41 1.25 1.25 1.42 1.72
§1.1物质的原子性--原子的质量与大小 (3) 原子的大小
单个原子平均占有的空间体积
高三物理原子物理试题答案及解析
高三物理原子物理试题答案及解析1.）（5分）下列说法正确的是A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量ε和动量p跟它对所应的波的频率γ和波长λ之间，遵从关系和C．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方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E．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期将发生变化【答案】ABC【解析】普朗克把最小的能量单位叫做能量子，故A选项正确；德布罗意提出实物粒子也具有波动性，故B选项正确；光子到达频率高的区域就是光亮区，故C选项正确；在康普顿效应中，光子动量减小，据可知波长变大，故D选项错误；半衰期不会随外界和是否有杂质而改变，故E选项错误。
【考点】本题考查原子物理知识。
2.下列说法正确的是 (填选项前的字母)A．人们在研究天然放射现象过程中发现了质子B．铀核裂变的核反应方程C．设质子、中子、粒子的质量分别为、、，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是D．原子在、两个能量级的能量分别为、，且，当原子从a能级跃迁到b能级时，吸收光子的波长（其中c为真空中的光速，h为普朗克常量）【答案】C【解析】1919年，卢瑟福通过粒子轰击氮核，发现了质子，所以A错误；铀核裂变的核反应方程为，所以B错误；根据爱因斯坦质能方程可知，当两个质子和两个中子结合成一个粒子释放的能量为，所以C正确；根据玻尔原子模型可知，原子从高能级跃迁到低能级时会释放光子，故D错误。
【考点】原子物理3.⑴下列说法正确的是A．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能B．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大D．β射线的速度接近光速，普通一张白纸就可挡住⑵一个中子轰击铀核（）可裂变生成钡（）和氪（）.已知、、和中子的质量分别是mu 、mBa、mKr、mn，则此铀裂变反应的方程为；该反应中一个裂变时放出的能量为．（已知光速为c）（3）如图甲所示，光滑水平面上有A、B两物块，已知A物块的质量mA=1kg．初始时刻B静止，A以一定的初速度向右运动，之后与B发生碰撞并一起运动，它们的位移-时间图象如图乙所示（规定向右为位移的正方向），则物体B的质量为多少？【答案】(1): AC (2) (mu －mBa－mKr－2mn)C2 （3）3kg【解析】(1): 一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，电子获得的能量就越大，B错误，β射线可以射穿几毫米的铝板，D错误，(2)方程为，根据爱因斯坦质能方程可得（3）（4分）根据公式由图可知，撞前（1分）撞后（1分）则由（1分）解得：（1分）【考点】考查了动量守恒定律，核反应方程的书写点评：在书写核反应方程时，需要注意质子数，质量数守恒4.右图为卢瑟福在实验室里第一次成功地实现了原子核人工转变的实验装置示意图。
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琼州学院 物理学 专业《 原子物理学 》试卷
2011——2012学年度第 一 学期期末考试 （A ）卷
注意事项：
1、考前请将密封线内填写清楚
2、所有答案请直接答在试卷上（或答题纸上）
3、考试形式：闭卷
4、本试卷共 四 大题，满分100分。
考试时间120分钟
5、评分一律加分，不写减分
一、单项选择题（本题共 10 小题，每小题
3分，共 30 分）
1、原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中
［ ］
A 、以大角散射为主也存在小角散射
B 、绝大多数α粒子散射角接近180︒
C 、α粒子只偏2︒～3︒
D 、以小角散射为主也存在大角散射
2、氢原子光谱的下列谱线系哪个处于可见光区：
［ ］
A 、莱曼系
B 、巴耳末系
C 、帕邢系
D 、布拉开系
3、原子处于43/2D 状态的L S ∙为 ［ ］ A 、23- B 、2
C 、0
D 、2
32
-
4、氦原子的电子组态为1s 2
,根据壳层结构可以判断氦原子基
密 封 装 订 线
班级 姓名 学号
态为 ［ ］
A 、11p
B 、13
s C 、30p D 、 1
0s
5、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. 原子中内层电子的跃迁；
Ｄ. 原子中电子自旋―轨道作用很强。
6、设原子的两个价电子是s 电子和p 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 7、发生β-衰变的条件是 [ ］
A 、M (Z, A)＞M (Z －1, A)＋m e ;
B 、M (Z, A)＞M (Z ＋1, A)＋2m e ;
C 、M (Z, A)＞M (Z+1, A);
D 、M (Z,A)＞M (Z －1, A)
8．发生α衰变的条件是［ ］
A 、M (Z, A)＞M (Z －1, A-4)＋M He ;
B 、M (Z, A)＞M (Z-2, A-4)＋M He ;
C 、M (Z, A)＞M (Z+2, A-4)＋M He ;
D 、M (Z,A)＞M (Z －1, A+4)＋M He
9、钠原子的基态为3S,钠原子从4P 激发态向低能级跃迁时可产生
几条谱线（不考虑精细结构）. ［ ］
A 、3条
B 、4条
C 、6条
D 、8条
10、下列哪个实验不能证明电子自旋假设的正确：
［ ］
A 、施特恩-盖拉赫实验
B 、碱金属双线
C 、塞曼效应
D 、弗兰克-赫兹实验
二、填空题（每题 3 分，共 30 分）
1、普朗克为了解释黑体辐射实验，引入了能量交换量子化的假说：
h εν=；普朗克常量h 的物理意义是。
2、夫兰克-赫兹实验的结果表明 。
3、β+衰变的衰变方程为 。
4、15p 的基态电子组态是_________ 。
5、发生β-衰变的本质是___________ __ 。
6、1905年, 发展了普朗克（Planck ）的量子说，指出光以粒子的形式-光子存在和传播。
一个光子的能量为E h ν=。
7、原子核的放射性衰变指 。
8、氢原子的第一激发态电子的能级为 eV 。
9、He + 的第一轨道半径是 nm 。
10、镎放射系从Np 23793
衰变到Bi 209
83,要经过 次α衰变和 次β-
衰变。
三、简答题（每题 5 分，共 10 分）
1、简述玻尔的原子结构理论.
2、在氦原子组态中为什么不存在1s1s 13
s 态？
四、计算题（本题共 3 小题，每题10分，共 30
分）
1、一次电离的氦离子从第一激发态向基态跃迁时所辐射的光子，能
使处于基态的氢原子电离，从而放出电子，试求该电子的速度。
已知
20.511
m c=M eV）
e
2、计算原子处于2
D状态时的磁矩μ及投影zμ的可能值。
3/2
3、氦原子中电子的结合能为24.6eV，试问：欲使这个原子的两个电子逐一电离，外界必须提供多少能量。