原子物理学09-10-2 B卷试题
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2009—2010学年第2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2010年6月26日10:00-12:00
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,在其原子理论引入第一假设,即分离轨道和假设,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(Franck-Hertz) 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eV,电子与室温下氢原子相碰撞,欲使氢原子激发,电子的动能至少为eV。
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. 具有相同德布罗意波长的质子和电子,其动量之比为,动能(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n=3时,其轨道磁距的可能取值为。
8. 考虑精细结构,锂原子(Li)第二辅线系(锐线系)的谱线为双线结构,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3D 1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Z μ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l m l n ,,相同的最大电子数目是 ;l n ,相同的最大电子(同科电子)数目是 ; n 相同的最大电子数是 。 11. X 射线管发射的谱线由连续谱和特征谱两部分构成,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α粒子散射实验得出原子核式结构模型时,理论基础是: ( )
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(Z=11)的10个电子已经被电离,则至少要多大的能量才能剥去它的
最后一个电子?
( )
A.13.6eV ;
B. 136eV ;
C. 13.6keV ;
D.1.64keV 。
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. 价电子的自旋与轨道角动量相互作用。 5. 下列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. 下列原子态中,可能存在的原子态是哪个: ( )
A.2/11P ;
B. 23D ;
C. 13F ;
D. 33P 。
7. 镁原子(Z=12)处于基态时,价电子的电子组态及基态原子态应是: ( )
A. 2s2s 1S 0;
B. 2s2p 3P 0;
C. 3s3s 1S 0;
D. 3s3p 3P 0。
8. 在LS 耦合下,两个等价p 电子(同科p 电子)能形成的原子态是: ( )
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5F 1和3D 2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 加速的高速电子与金属靶碰撞而产生X 射线,若电子的电量为 - e ,光
速为c ,普朗克常量为h ,则所产生的X 射线的短波限为: ( ) A. hc /eV ;
B. eV/2hc ;
C. hc 2/eV ;
D. 2hc /eV 。
常 数 表
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 玻耳兹曼常数 k = 8.617⨯10-5eV ⋅K -1 1eV 折合温度为11600K 电子质量 m e = 0.511Mev/c 2 原子质量单位 u = 931MeV/c 2 玻尔磁子 μB = 5.788⨯10-5eV ⋅T -1
玻尔半径a 0 = 0.0529nm
复合常数:
1836
/124044.12
2===⋅=⋅=⋅=e p 0: 1/137c nm e V ; nm 197e V c )(4 nm e V m m e hc e 质子电子质量比精细结构常数可以不写 απε
在下面计算题目中, /40可以不写分母部分
涉及πε2e