原子物理习题解答
原子物理练习题答案
1、 用能量为12.7eV 的电子去激发基态氢原子，受激发的氢原子向其他定态轨道跃迁时，会出现哪些波长的光谱线？解：氢原子核外电子在从基态轨道跃迁到另一个定态轨道上的问题，关键是抓住在各轨道间跃迁时，会辐射或吸收一定频率的光子，所需能量由这两种定态轨道的能量差来决定。
氢原子在基态的能级为4122013.68me E eV E h=-=- （1）把氢原子由基态激发到n=2，3，4 ……等定态上所需的能量是412222*********.6811n me E E h n n ⎛⎫⎛⎫∆=--=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（2）由（2）式可得，基态氢原子向n=2定态轨道跃迁时有1221221113.610.212E E E eV ⎛⎫∆=-=-= ⎪⎝⎭（3）基态氢原子向n=3定态轨道跃迁时有1331221113.612.113E E E eV ⎛⎫∆=-=-=⎪⎝⎭（4） 基态氢原子向n=4定态轨道跃迁时有1441221113.612.814E E E eV ⎛⎫∆=-=-=⎪⎝⎭ （5） 由（5）式可知能量为12.7eV 的电子去激发基态氢原子，基态氢原子只能在n的定态轨道间跃迁。
即可能的跃迁有：由n=1跃迁到n=2、由n=1跃迁到n=3、由n=2跃迁到n=3。
由里德伯公式得，跃迁时能发出的光谱线的波长为()22111R m n λ=- （6） 将可能发生的定态轨道跃迁的量子数n 、m 和里德伯恒量711.096775810R m -=⨯代入（6）式得，跃迁时发出光谱线的波长分别为()712221 1.215101112m R λ-==⨯- ()713221 1.025101113m R λ-==⨯- ()723221 6.565101213m R λ-==⨯-2、 在气体放电管中，一束能量为10eV 的电子和单原子气体发生碰撞，发射出的辐射波长有：140.2nm ，253.6nm 和313.2nm 。
其中253.6nm 的光谱较其他两个成分强。
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。
原子物理学习题答案
1. 一强度为I的粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。
若 =90°对应的瞄准距离为b，则这种能量的粒子与金核可能达到的最短距离为： B (A) b(B) 2b(C) 4b(D) 0.5b2. 在同一粒子源和散射靶的条件下观察到粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为： C(A) 4:1 ( B) 1:2 (C) 1:4 (D) 1:83. 一次电离的氦离子（H e+）处于n=2的激发态，根据波尔理论，能量E为 C(A) -3.4eV ( B) -6.8eV (C) -13.6eV (D) -27.2eV4．夫兰克—赫兹实验证明了B(A) 原子内部能量连续变化(B) 原子内存在能级(C) 原子有确定的大小(D) 原子有核心5. 下列原子状态中哪一个是氦原子的基态？DA. 1P1B. 3P1C. 3S1D. 1S06. 若某原子的两个价电子处于2s2p组态,利用L-S耦合可得到其原子态个数：CA. 1B. 3C. 4D. 67. 一个p电子与一个 s电子在L－S耦合下可能有原子态为：CA. 3P0,1,2, 3S1B. 3P0,1,2 , 1S0C. 1P1 ,3P0,1,2D. 3S1 ,1P18. 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：CA. 4个B. 9个C. 12个D. 15个9. 氦原子有单态和三重态,但1s1s 3S1并不存在,其原因是: BA. 因为自旋为1/2, 1=2=0 故J=1/20B. 泡利不相容原理限制了1s1s 3S1的存在C. 因为三重态能量最低的是1s2s 3S1D. 因为1s1s 3S1和1s2s 3S1是简并态。
10. 泡利不相容原理说: DA.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11. 硼（Z=5）的B+离子若处于第一激发态,则电子组态为：AA. 2s2pB. 2s2sC. 1s2sD. 2p3s12. 铍（Be）原子若处于第一激发态,则其电子组态：DA. 2s2sB. 2s3pC. 1s2pD. 2s2p13. 若镁原子处于基态,它的电子组态应为：CA．2s2s B. 2s2p C. 3s3s D. 3s3p14. 氦原子由状态1s2p 3P2,1,0向1s2s 3S1跃迁,可产生的谱线条数为：CA. 0B. 2C. 3D. 115. 氦原子由状态1s3d 3D3,2,1向1s2p 3P2,1,0跃迁时可产生的谱线条数为： CA. 3B. 4C. 6D. 516. 以下电子排布式是基态原子的电子排布的是 D12s1② 1s22s12p1① 1s22s22p63s2 ④ 1s22s22p63s23p1③ 1sA．①②B．①③C．②③D．③④17．在原子的第n层电子层中，当它为最外电子层时，最多容纳的电子数与(n－1)层相同，当它为次外层时，最多容纳的电子数比(n＋1)层多容纳10个电子，则此电子层为 CA．K层B．L层C．M层D．N层18. 碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生: DA) 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19. 处于L=3, S=2原子态的原子,其总角动量量子数J的可能取值为: B(A) 3, 2, 1 (B) 5, 4, 3, 2, 1(C) 6, 5, 4, 3 (D) 5/2, 4/2, 3/2, 2/2, 1/220. 在LS耦合下，两个同科p电子能形成的原子态是：C(A) 1D，3D (B) 1P，1D，3P，3D(C) 1D，3P，1S (D) 1D，3D，1P，3P，1S，3S21．氩（Ｚ＝18）原子基态的电子组态及原子态是：A22s22p63s23p6 1S0 Ｂ. 1s22s22p6２p63d8 3P0Ａ. 1s22s22p63p8 1S0 Ｄ. 1s22s22p63p43d2 2D1/2Ｃ. 1s22. 满壳层或满次壳层电子组态相应的原子态是: B(A) 3S0(B)1S0(C) 3P0(D) 1P123. 由状态2p3p 3P到2s2p 3P的辐射跃迁：C(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24. 某原子的两个等效d电子组成原子态1G4、1D2、1S0、3F4,3,2和3P2,1,0，则该原子基态为： C(A) 1S0(B) 1G4(C) 3F2(D) 3F425．原子发射伦琴射线标识谱的条件是: CA. 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. 原子中电子的自旋—轨道作用很强26. 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：C(A) hc2/eV(B) eV/2hc(C) hc/eV(D) 2hc/eV27. X射线的连续谱有一定的短波极限,这个极限 A（A）只取决定于加在射线管上的电压, 与靶材料无关.（B）取决于加在射线管上的电压,并和靶材料有关（C）只取决于靶材料,与加在射线管上的电压无关（D）取决于靶材料原子的电离能.28. 利用莫塞莱定律，试求波长0.1935nm的K 线是属于哪种元素所产生的？B(A) Al（Z=13）(B) Fe（Z=26）(C) Ni（Z=28）(D) Zn（Z=30）。
原子物理学杨福家1-6章_课后习题答案
原子物理学课后前六章答案（第四版）杨福家著(高等教育出版社)第一章：原子的位形：卢瑟福模型 第二章：原子的量子态：波尔模型 第三章：量子力学导论第四章：原子的精细结构：电子的自旋 第五章：多电子原子：泡利原理 第六章：X 射线第一章 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: 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(靶核不动).注意这里电子要动.证明：设α粒子的质量为Mα，碰撞前速度为V ，沿X 方向入射；碰撞后，速度为V'，沿θ方向散射。
电子质量用me 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-电子系统在此过程中能量与动量均应守恒，有：222212121v m V M V M e +'=αα （1）ϕθααcos cos v m V M V M e +'= （2）ϕθαsin sin 0v m V M e -'= （3）作运算：（2）×sin θ±(3)×cos θ,得)sin(sin ϕθθα+=VM v m e （4）)sin(sin ϕθϕαα+='VM V M （5）再将（4）、（5）二式与（1）式联立，消去Ｖ’与v化简上式，得（６）θϕμϕθμ222sin sin )(sin +=+ （７）视θ为φ的函数θ（φ），对（7）式求θ的极值，有令sin2(θ+φ)-sin2φ=0 即 2cos(θ+2φ)sin θ=0若 sin θ=0, 则 θ=0（极小） （8）（2）若cos(θ+2φ)=0 ,则 θ=90º-2φ （9）将（9）式代入（7）式，有θϕμϕμ2202)(90si n si n si n +=-θ≈10-4弧度（极大）此题得证。
1.2（1）动能为5.00MeV 的α粒子被金核以90°散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多大？（2）如果金箔厚1.0 μm ，则入射α粒子束以大于90°散射（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:第二问是90°～180°范围的积分.关键要知道n, 注意推导出n 值.其他值从书中参考列表中找.解：（1）依金的原子序数Z2=79答：散射角为90º所对所对应的瞄准距离为22.8fm.(2)解: 第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来.(问题不知道nA,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ZAu=79,AAu=197, ρAu=1.888×104kg/m3依θa2 sin即单位体积内的粒子数为密度除以摩尔质量数乘以阿伏加德罗常数。
完整版)原子物理学练习题及答案
完整版)原子物理学练习题及答案1、在电子偶素中，正电子与负电子绕共同质心运动。
在n=2状态下，电子绕质心的轨道半径等于2m。
2、氢原子的质量约为938.8 MeV/c2.3、一原子质量单位定义为原子质量的1/12.4、电子与室温下氢原子相碰撞，要想激发氢原子，电子的动能至少为13.6 eV。
5、电子电荷的精确测定首先是由XXX完成的。
特别重要的是他还发现了电荷是量子化的。
6、氢原子n=2.l=1与氦离子He+ n=3.l=2的轨道的半长轴之比为aH/aHe+=1/2，半短轴之比为bH/bHe+=1/3.7、XXX第一轨道半径是0.529×10-10 m，则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=2.12×10-10 m，半短轴b有两个值，分别是1.42×10-10 m，2.83×10-10 m。
8、由估算得原子核大小的数量级是10-15 m，将此结果与原子大小数量级10-10 m相比，可以说明原子核比原子小很多。
9、提出电子自旋概念的主要实验事实是XXX-盖拉赫实验和朗茨-XXX。
10、钾原子的电离电势是4.34 eV，其主线系最短波长为766.5 nm。
11、锂原子（Z=3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为1.19 eV。
12、考虑精细结构，形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应为2P1/2 -。
2S1/2.13、如果考虑自旋，但不考虑轨道-自旋耦合，碱金属原子状态应该用量子数n。
l。
XXX表示，轨道角动量确定后，能级的简并度为2j+1.14、32P3/2 -。
22S1/2与32P1/2 -。
22S1/2跃迁，产生了锂原子的红线系的第一条谱线的双线。
15、三次电离铍（Z=4）的第一玻尔轨道半径为0.529×10-10 m，在该轨道上电子的线速度为2.19×106 m/s。
16、对于氢原子的32D3/2态，其轨道角动量量子数j=3/2，总角动量量子数J=2或1，能级简并度为4或2.20、早期的元素周期表按照原子量大小排列，但是钾K（A=39.1）排在氩Ar（A=39.9）前面，镍Ni（A=58.7）排在钴Co（A=58.9）前面。
原子物理学习题标准答案(褚圣麟)很详细
1.1解：根据卢瑟福散射公式:可能达到的最粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。
根据上面的分析可得:79 (1.60 10 19 )213 6诂 1.14 10 一1310 6 1.60 10 _19由上式看出：r min 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核 代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为1.14 10“米。
1 .原子的基本状况ctg0—b = 4- 2 Ze 2「b Ze 2得到:e24二；°K79 (1.60 1019)2ctg 曹6…,小二915 r(4 二 8.85 10-12) (7.68 106 10J9^ 3.97 10 米 式中K 一. =2 Mv 2是〉粒子的功能。
1.2已知散射角为二的:•粒子与散射核的最短距离为212 Z e 2 1r m =()77^(1-)，4 二； 试问上题：•粒子与散射的金原子核之间的最短距离r m 多大?212 Ze 21解：将1.1题中各量代入r m 的表达式，得：r min = ()^(1)192=9 109 I ：。
俨寫10)。
靑心02 10_14 米1.3若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。
问质子与金箔。
问质子与金箔原子核解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180：。
当入射粒子的动能全部转化为两1 Mv 2Ze 24 二；0 r min，故有：r minZe 2oK p1・7能量为3.5兆电子伏特的细「粒子束射到单位面积上质量为1.05 10-公斤/米2的银 箔上，：•粒解：设靶厚度为t '。
非垂直入射时引起：粒子在靶物质中通过的距离不再是靶物质的 厚度t '，而是t=t '/si n60，，如图1-1所示。
因为散射到与之间茁立体角内的粒子数dn 与总入射粒子数n 的比为：式中立体角元 d ； -ds/L 2,t =t '/sin60° =2t '/-3门-20°N 为原子密度。
(完整版)原子物理学练习题及答案
填空题1、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 nm 。
2、氢原子的质量约为____________________ MeV/c 2。
3、一原子质量单位定义为 原子质量的 。
4、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、电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。
特别重要的是他还发现了_______ 是量子化的。
6、氢原子 n=2,n φ =1与H +e 离子n=•3,•n φ•=•2•的轨道的半长轴之比a H /a He •=____,半短轴之比b H /b He =__ ___。
7、玻尔第一轨道半径是0.5291010-⨯m,则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=_____,半短轴b•有____个值，•分别是_____•， ••, .8、 由估算得原子核大小的数量级是_____m,将此结果与原子大小数量级• m 相比,可以说明__________________ .9、提出电子自旋概念的主要实验事实是-----------------------------------------------------------------------------和_________________________________-。
10、钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 nm 。
11、锂原子（Z =3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为 eV （仅需两位有效数字）。
12、考虑精细结构，形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应为——————————————————————————————————————————————。
13、如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数————————————表示，轨道角动量确定后, 能级的简并度为 。
原子物理练习题答案
一、选择题1．如果用相同动能的质子和氘核同金箔正碰,那么用质子作为入射粒子测得的金原子核半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子核半径上限的几倍？A. 2B.1/2 √C.1 D .42．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.33. 按泡利原理,当主量子数确定后,可有多少状态?A.n 2B.2(2l+1)_C.2l+1 √D.2n 24．锂原子从3P 态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许的谱线（不考虑精细结构）?√A.一条 B.三条 C.四条 D.六条5．使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场 ，若原子处于5F 1态，试问原子束分裂成A.不分裂 √B.3条C.5条D.7条6．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- 7．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态为：Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； √ Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３Ｐ０ .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．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。
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)＋2m e ;C. M (A,Z)＞M (A,Z －1); √D. M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e11．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12．基于德布罗意假设得出的公式V26.12=λ 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13．氢原子光谱形成的精细结构（不考虑蓝姆移动）是由于：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14．某原子处于4D 1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为：√A.2个； B.9个； C.不分裂； D.4个15．氩（Ｚ＝18）原子基态的电子组态是：√Ａ.1s 22s 22p 63s 23p 6 Ｂ.1s 22s 22p 6２p 63d 8Ｃ.1s 22s 22p 63p 8 Ｄ. 1s 22s 22p 63p 43d 216．产生钠原子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 3/2.17．电子组态2p4d 所形成的可能原子态有：A ．1P ３P １F ３F ； √B. 1P 1D 1F 3P 3D 3F; C ．3F 1F ；D. 1S 1P 1D 3S 3P 3D.18．窄原子束按照施特恩—盖拉赫方法通过极不均匀的磁场 ，若原子处于5F 1态，则原子束分裂成A.不分裂； √B.3条；C.5条；D.7条19．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 1/3 ； B. R ＝r 0A 2/3 ； C. R ＝3034r π； D.R=334A π.20．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 D 1：8二 填空题1．在α粒子散射实验中α粒子大角散射的结果说明了否定了汤姆孙原子模型，支持卢瑟福建立了原子的核式结构模型。
原子物理练习题 附参考答案
原子物理1.下列说法中正确的是（ ）A.玛丽·居里首先提出了原子的核式结构学说B.卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构学说C.查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子D.爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说2.为强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，2004年6月，联合国第58次大会通过决议，确定2005年为“世界物理年”.爱因斯坦是继牛顿之后最伟大的科学家之一，他在1905年发表的五篇论文涉及了分子动理论、相对论和量子理论，为日后的诸多技术奠定了基础.关于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2,下列说法正确的是 （ ）A.E =mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据ΔE =Δmc 2可以计算核反应中释放的核能C.一个质子和一个中子结合成氘核时释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D.E =mc 2中的E 是发生核反应时释放的核能3.从原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是 （ ） A.原子核中，有质子、中子，还有α粒子B.原子核中，有质子、中子，还有β粒子 C.原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D.原子核中，只有质子和中子4.关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（ ）A.α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强 B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力 C.γ射线一般是伴随着α或β射线产生的，它的穿透能力最强D.γ射线是电磁波，它的穿透能力最强5.目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成的，u 夸克带电荷量为32e ，d 夸克带电荷量为-31e ，e 为元电荷.下列论断中可能正确的是（ ）A.质子由1个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成B.质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成C.质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成D.质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和1个d 夸克组成 6.用中子轰击氧原子核的核反应方程式为O 168+n 10→N a7+X 0b.对式中X 、a 、b 的判断正确的是（ ） A.X 代表中子，a =17,b =1B.X 代表电子，a =17,b =-1C.X 代表正电子,a =17,b =1D.X 代表质子，a =17,b =1 7.下列说法正确的是（ ）A.H 21+H 31→He 42+n 10是聚变B.U 23592+n 10→Xe 14054+Sr 9438+2n 10是裂变C.Ra 2411→Rn22288+He 42是α衰变D.Na 2411→Mg 2412+e 01-是裂变8.钍核Th 23290经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核，则（ ）A.铅核的符号为Pb 20882，它比Th 23290少8个中子B.铅核的符号为Pb 20478，它比Th 23290少16个中子C.铅核的符号为Pb 20882，它比Th 23290少16个中子D.铅核的符号为Pb 22078，它比Th 23290少12个中子9.核反应方程He 42+N 147→O178+H 11是发现质子的核反应方程，关于这个方程，下列说法正确的是（ ）A.这个核反应方程是人类首次实现的原子核的人工转变B.完成这个核反应方程实验的科学家是卢瑟福C.这个核反应方程利用了放射源放出的β射线D.这个核反应方程利用了放射源放出的α射线10.美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63（Ni 6328）和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能.下面有关该电池的说法正确的是（ ）A.镍63的衰变方程是Ni 6328→e 01-+Cu 6327 B.镍63的衰变方程是Ni 6328→e 01-+Cu 6429 C.外接负载时镍63的电势比铜片高D.该电池内电流方向是从铜片到镍11 .1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰为研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家.下列核反应方程中属于研究“两弹”的基本核反应方程式的是（ ）A.N 147+He 42→O 178+H 11B. U 23592+n 10→Sr 9038+Xe 13654+10n 10C. U 23892→Th 23490+He 42D.H 21+H 31→He 42+n 1012.下图为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋（P o ）放出α射线轰击铍时会产生粒子流a ，用粒子流a 打击石蜡后会打出粒子流b ，经研究知道 （ ）A.a 为质子，b 为中子B.a 为γ射线，b 为中子C.a 为中子，b 为γ射线D.a 为中子，b 为质子 3.下列说法正确的是 （ ）A.α射线和γ射线都是电磁波B.β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流C.用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期D.原子核经过衰变生成新核，则新核的总质量总小于原核的质量 4.下图所示为卢瑟福α粒子散射实验的原子核和两个α粒子的径迹，其中可能正确的是（ ）5.如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核反应后产生的两种粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可以判定（ ）A.原子核只可能发生β衰变B.原子核可能发生α衰变或β衰变C.原子核放出一个正电子D.原子核放出一个中子6.贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染.人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病.下列结确的是（ ）A.铀238的衰变方程式为：U 23892→Th 23490+He 42 B. U 23592和U 23892互为同位素C.人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D.贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性17.原子核的裂变和聚变都是人类利用原子核能的途径，我国已建设了秦山和大亚湾两座核电站，下面关于这两座核电站的说法中正确的是（ ）A.它们都是利用核裂变释放原子核能B.它们都是利用核聚变释放原子核能 C.秦山核电站是利用核裂变释放原子核能，大亚湾核电站是利用核聚变释放原子核能D.以上说法都不正确 18.最近一段时间，伊朗的“核危机”引起了全球瞩目，其焦点问题就伊朗核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时，还可以生产可供研制核武器的钚239（Pu23994），这种Pu23994可以由铀239（U 23992）经过n 次β衰变而产生，则n 的值是（ ）A.2 B.239 C.145D.9219.在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是 （ ） A.γ射线的贯穿作用B.α射线的电离作用C.β射线的贯穿作用D.β射线的中和作用20.质子的质量为mp ，中子的质量为mn ，氦核的质量为m α，下列关系式正确的是 （ ） A.m α=2m p +2m n B.m α＜2m p+2m n C.m α＞2m p +2m n D.以上关系都不对21已经证实质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电荷量为32e ，下夸克带电荷量为-31e ,e 为电子所带电荷量的大小.如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l,l=1.5×10-15 m.试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）.22钍核Th 23090发生衰变生成镭核Ra 22688并放出一个粒子。
原子物理学答案
dΩ θ sin 4 2
（2）
dn 1 2 ze 2 2 dΩ = Nt ( ) ( 2) ……（3） n 4πε 0 Mv 4 θ sin 2
式中立体角元 dΩ = ds / L2 , t = t ' / sin 60 0 = 2t ' / 3 ,θ = 20 0 N 为原子密度。 Nt 为单位面上的原子数， Nt = η / m Ag = η ( AAg / N 0 ) ，其中 η 是单位面积式上的质量；
ο
t = t ' / sin 60ο ，如图 1-1 所示。
因为散射到 θ 与 θ + dθ 之间 dΩ 立体 角内的粒子数 dn 与总入射粒子数 n 的比为： 60°
20º
dn = N td σ n
而 dσ 为：
t, (1) 60º t 图 1.1
1 ze 2 2 dσ = ( )2 ( ) 4πε 0 Mv 2
等式右边的积分： I
= ∫180 90 ο
ο
θ θ d sin ο 2 d θ = 2 ∫180 2 =1 ο 90 θ θ sin 3 sin 3 2 2
cos
故
ρ N0 dn ' 1 2Ze2 2 = ⋅t ⋅( )2π ( ) n A Au 4π ε 0 Mu2
≈ 8 .5 × 1 0 − 6 = 8 .5 × 1 0 − 4
-7-
1 1 E = hcRH ( 2 − 2 ) 其中 hcRH = 13.6 电子伏特 1 n
7
0
0
ο
−4 0 0。
即速度为 1.597 × 10 米 / 秒 的 α 粒子在金箔上散射，散射角大于 90 以上的粒子数大约是 8.5 ×10 1.5 α 粒子散射实验的数据在散射角很小 时与理论值差得较远，时什么原因？ （θ ≤ 15 ）
原子物理习题解答
原子物理学习题解答第一章 原子的基本状况1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭'C 放射的，其动能为67.6810⨯电子伏特。
散射物质是原子序数79Z=的金箔。
试问散射角150οθ=所对应的瞄准距离b 多大？解：根据卢瑟福散射公式： 得到：2192150152212619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010)Ze ctg ctg b K οθαπεπ---⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯米 式中212K Mv α=是α粒子的功能。
1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为2202121()(1)4sin mZe r Mv θπε=+ ，试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min202121()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 143.0210-=⨯米1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。
问质子与金箔。
问质子与金箔原子核可能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个e +电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο。
当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。
根据上面的分析可得：220min124p Ze Mv K r πε==，故有：2min04pZe r K πε=19291361979(1.6010)910 1.141010 1.6010---⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯米由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410-⨯米。
1.4 钋放射的一种α粒子的速度为71.59710⨯米/秒，正面垂直入射于厚度为710-米、密度为41.93210⨯3/公斤米的金箔。
原子物理学习题与答案
《原子物理学》习题Kg c MeVm e 3121011.9511.0-⨯==；23.938c MeV m p =；26.939c MeV m n = 25.931c M e V u =；s J h ⋅⨯==-3410055.12π一、选择题：1．原子半径的数量级是： A ．10－10cm ； B.10-8m ； C. 10-10m ； D.10-13m2．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3．汤川介子理论认为核力是交换下列粒子而产生：A.电子和中微子;B. μ±；C.π±,π0;D.胶子4．动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为（m ）：A.5.91010-⨯ ；B.3.01210-⨯ ；C.5.9⨯10-12 ；D.5.9⨯10-14(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-3.4V9）由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径0a 的数值是：A.5.291010-⨯m ；B.0.529×10-10m ；C. 5.29×10-12m ；D.529×10-12m 10.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11.氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,按照玻尔理论最多能看到几条光谱线？A.1 ；B.6 ；C.4 ；D.312.用能量为12.7eV 的电子去激发基态氢原子时,受激氢原子向低能级跃迁时最多可能出现几条光谱线（不考虑自旋）；A ．3 ； B.10 ； C.1 ； D.413.按照玻尔理论基态氢原子中电子绕核运动的线速度约为光速的：A.1/10倍 ；B.1/100倍 ； C .1/137倍； D.1/237倍14.玻尔磁子B μ为多少焦耳／特斯拉？A ．0.9271910-⨯； B.0.9272110-⨯ ； C. 0.9272310-⨯ ； D .0.9272510-⨯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∞R16.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.-6.8eV17.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 υ， p =λh； B.E=h ω，P=κ ; C. E=h υ ，p =λ; D. E=ω ，p=λ20为使电子的德布罗意假设波长为0.39nm , 应加多大的能量：A ．20eV ； B.10eV ； C.100eV ； D.150eV21.如果一个原子处于某能态的时间为10-7S,原子这个能态能量的最小不确定数量级为（以焦耳为单位）：A ．10-34； B.10-27； C.10-24； D.10-3022.将一质子束缚在10-13cm 的线度内,则估计其动能的量级为：A. eV ；B. MeV ；C. GeV ；D.10-20J23.按量子力学原理,原子状态用波函数来描述. 不考虑电子自旋,对氢原子当有确定主量子数n 时,对应的状态数是：A ．2n ； B.2n+1； C.n 2； D.2n 224.按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.不考虑电子自旋,对氢原子当nl 确定后,对应的状态数为：A.n 2；B.2n ；C.l ；D.2l +125.按原子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑电子自旋,对氢原子当nl 确定后,对应的状态数为：A.2(2l +1) ；B.2l +1；C. n ；D.n 226.按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑自旋对氢原子当nl m 确定后对应的状态数为：A.1； B.2； C.2l +1； D. n27.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 ,7/228.单个d 电子的总角动量投影的可能值为：A.2 ，3 ；B.3 ，4 ；C. 235， 215； D. 3/2， 5/2 . 29.已知一个价电子的21,1==s l ,试由s l j m m m +=求j m 的可能值：A .3/2,1/2 ,-1/2 ,-3/2 ; B. 3/2 ,1/2 ,1/2, -1/2 ,-1/2,-3/2;C .3/2,1/2 ,0,-1/2, -3/2; D. 3/2,1/2 ,1/2 ,0,-1/2, -1/2,-3/2;30.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： A.3S nP ν=→； B. S nP 2~→=ν; C ．nP S →=2~ν; D ．3nP S ν=- 31.锂原子从3P 态向基态跃迁时，产生多少条被选择定则允许的谱线（不考虑精细结构和考虑精细结构两种情况）?A.1条，3条；B.3条，5条；C.4条，8条 ；D.6条，12条32.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：A ．5.38V ； B.1.85V ； C.3.53V ； D.9.14V33.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34.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 3/235.若已知K 钾原子共振线(主线系的第一条)双重成分的波长等于7698.98埃和7664.9埃,则该原子4p 能级的裂距为多少eV ？A.7.4×10-2; B .7.4×10-3; C .7.4×10-4; D .7.4×10-5.36.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37.已知钠光谱的主线系的第一条谱线由λ1=5890埃和λ2=5896埃的双线组成,则第二辅线系极限的双线间距（以电子伏特为单位）：A.0；B.2.14⨯10-3;C.2.07⨯10-3;D.3.42⨯10-238.考虑电子自旋,碱金属原子光谱中每一条谱线分裂成两条且两条线的间隔随波数增加而减少的是什么线系？A.主线系；B.锐线系；C.漫线系；D.基线系39.如果l 是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则跃迁选择定则为：A.0=∆l ;B. 0=∆l 或±1;C. 1±=∆l ;D. 1=∆l40.碱金属原子的价电子处于n ＝3, 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 5/241.对碱金属原子的精细结构12S 1/2 ,12P 1/2, 32D 5/2, 42F 5/2,22D 3/2这些状态中可能存在的是：A.12S 1/2,32D 5/2,42F 5/2;B.12S 1/2 ,12P 1/2, 42F 5/2;C.12P 1/2,32D 5/2,22D 3/2;D.32D 5/2, 42F 5/2,22D 3/242.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：A.第一辅线系和基线系；B.柏格曼系和锐线系；C.主线系和第一辅线系 ；D.第二辅线系和漫线系43.d 电子的总角动量取值可能为： A. 215,235; B . 23,215; C. 235,263; D. 2,644．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：A.0；B.2；C.3；D.145．氦原子由状态1s3d 3D 3,2,1向1s2p 3P 2,1,0跃迁时可产生的谱线条数为：A.3；B.4；C.6；D.546．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 ;47．氦原子的电子组态为n 1sn 2p,则可能的原子态：A.由于n 不确定不能给出确定的J 值,不能决定原子态；B.为n 1pn 2s 3D 2,1,0和n 1pn 2s 1D 1；C.由于违背泡利原理只存单态不存在三重态；D.为n 1pn 2s 3P 2,1,0和n 1pn 2s 1P 1.48．C ++离子由2s3p 3P 2,1,0到2s3s 3S 1两能级的跃迁,可产生几条光谱线？A.６条； B ．３条； C ．２条； D ．１条．49．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50.若某原子的两个价电子处于2s2p 组态,利用L －S 耦合可得到其原子态的个数是：A.1；B.3;C.4;D.6.51. 4D 3/2 态的L s ⋅值是：A.-2 2 ; B.3 2; C.-3 2; D.２ 252.一个p 电子与一个 s 电子在L －S 耦合下可能有原子态为：A.3P 0,1,2, 3S 1 ; B .3P 0,1,2 , 1S 0; C.1P 1 , 3P 0,1,2 ; D.3S 1 ,1P 153.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 ；54.电子组态2p4d 所形成的可能原子态有：A ．1P ３P １F ３F ； B. 1P 1D 1F 3P 3D 3F;C ．3F 1F; D.1S 1P 1D 3S 3P 3D.55.铍（Be ）原子若处于第一激发态,则其电子组态：A.2s2s ；B.2s3p ；C.1s2p;D.2s2p56.若镁原子处于基态,它的电子组态应为：A ．2s2s ； B.2s2p ； C.3s3s ； D.3s3p57．今有电子组态1s2p,1s1p,2d3p,3p3s ，试判断下列哪些电子组态是可以存在的:A.1s2p ,1s1p ；B.1s2p,2d3p ； C,2d3p,2p3s ； D.1s2p,3p3s58．电子组态1s2p 所构成的原子态应为:A1s2p 1P 1 , 1s2p 3P 2,1,0 ； B.1s2p 1S 0 ,1s2p 3S 1；C1s2p 1S 0, 1s2p 1P 1 , 1s2p 3S 1 , 1s2p 3P 2,1,0; D.1s2p 1S 0,1s2p 1P 159．判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:A.3F 2;B.4P 5/2;C.2F 7/2;D.3D 1/260．试判断原子态：1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是可能存在的？A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 ； B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1；C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 ；D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 161．钙原子的能级应该有几重结构？A ．双重； B.一、三重； C.二、四重； D.单重62.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.363. B 原子态2P 1/2对应的有效磁矩（g ＝2／3）是 A. B μ33； B. B μ32； C. B μ32 ； D. B μ22. 64．在强外磁场中原子的附加能量W 除正比于B 之外,同原子状态有关的因素有：A.朗德因子和玻尔磁子 ；B.磁量子数、朗德因子；C.朗德因子、磁量子数M L 和M J ；D.磁量子数M L 和M S65．塞曼效应中观测到的π和σ成分,分别对应的选择定则为：A ；)(0);(1πσ±=∆J M ； B. )(1);(1σπ+-=∆J M ;0=∆J M 时不出现；C. )(0σ=∆J M ，)(1π±=∆J M ；D. )(0);(1πσ=∆±=∆S L M M66． 若原子处于1D 2和2S 1/2态,试求它们的朗德因子g 值：A ．1和2/3； B.2和2/3； C.1和4/3； D.1和267.由朗德因子公式，当L=S,J ≠0时，可得g 值：A ．2； B.1； C.3/2； D.3/468．由朗德因子公式当L=0但S ≠0时,可得g 值：A ．1； B.1/2； C.3； D.269．某原子处于4D 1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为：A ．2个； B.9个； C.不分裂； D.4个70．判断处在弱磁场中,下列原子态的子能级数那一个是正确的：A.4D 3/2分裂为2个；B.1P 1分裂为3个；C.2F 5/2分裂为7个；D.1D 2分裂为4个71.如果原子处于2P 3/2态，将它置于弱外磁场中时，它对应能级应分裂为：A.3个；B.2个 ；C.4个 ；D.5个72.态1D 2的能级在磁感应强度B 的弱磁场中分裂多少子能级?A.3个 ；B.5个 ；C.2个 ；D.4个73.钠黄光D 2线对应着32P 3/2→32S 1/2态的跃迁，把钠光源置于弱磁场中谱线将如何分裂：A.3条；B.6条 ；C.4条；D.8条74.碱金属原子漫线系的第一条精细结构光谱线(2D 3/2→2P 3/2)在磁场中发生塞曼效应,光谱线发生分裂,沿磁场方向拍摄到的光谱线条数为A.3条 ；B.6条；C.4条；D.9条75.元素周期表中，下列描述正确的：A.同周期各元素的性质和同族元素的性质基本相同；B.同周期各元素的性质不同，同族各元素的性质基本相同C.同周期各元素的性质基本相同，同族各元素的性质不同D.同周期的各元素和同族的各元素性质都不同76.当主量子数n=1,2,3,4,5,6时，用字母表示壳层依次为：A.K 、Ｌ、Ｍ、Ｏ、Ｎ、Ｐ； Ｂ.Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐ；Ｃ.Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｏ、Ｐ、Ｎ；Ｄ.Ｋ、Ｍ、Ｌ、Ｎ、Ｏ、Ｐ；77．下列哪一个元素其最外层电子具有最小电离能？Ａ.氟（Ｚ＝９）； Ｂ.氖（Ｚ＝１０）； Ｃ.钠（Ｚ＝１１）； Ｄ.镁（Ｚ＝１２）78．在原子壳层结构中，当l ＝０，１，２，３,…时，如果用符号表示各次壳层，依次用下列字母表示：Ａ.ｓ,ｐ,ｄ,ｇ,ｆ,ｈ．．． Ｂ.ｓ,ｐ,ｄ,ｆ,ｈ,ｇ．．．Ｃ.ｓ,ｐ,ｄ,ｆ,ｇ,ｈ．．． Ｄ.ｓ,ｐ,ｄ,ｈ,ｆ,ｇ．．．79．周期表中对K 、L 、M 、N 主壳层所能填充的最大电子数依次为：Ａ.２,８,１８,３２；Ｂ .２,８,１８,１８；Ｃ .２,８,10,１８；Ｄ .２,８,８,１8。
原子物理学习题标准答案(褚圣麟)很详细
hcRH(12
12)
其中hcRH13.6电子伏特
1
n
E1
13.6
(1
1) 10.2
电子伏特
22
E2
13.6
(1
12) 12.1
电子伏特
3
E3
13.6
(1
12)
12.8
电子伏特
4
其中E1和E2小于12.5电子伏特，E3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n4的能级上去，所以只能出现n3的能级间的跃迁。
A，漫线系第一条的波长为
8193A，
基线系第一条的波长为
18459A，主线系的系限波长为
2413
A。试求
、
、
、
4F
各
3S
3P
3D
谱项的项值。
解：将上述波长依次记为
p max,d max,f max,p,
即p max5893 A,d max8193 A,f max18459 A,p2413 A
容易看出：
(1.60
10
19)2
1.14 1013
米
106
1.60
10
19
由上式看出：rmin与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核
代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为
1.14 1013米。
1/14
1.7能量为3.5兆电子伏特的细粒子束射到单位面积上质量为1.05 102公斤/米2的银
箔上，粒
解：设靶厚度为t'。非垂直入射时引起粒子在靶物质中通过的距离不再是靶物质的
厚度t'，而是t
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。
(完整版)《原子物理学》经典例题及答案
《原子物理学》经典题一、简答题【每题满分15分，满分合计60分】1、简述原子的样子（结构、大小、质量）。
答：（1）α粒子散射的实验与理论充分证明了原子具有核式结构：原子具有一个集中了原子绝大部分质量和所有正电荷但尺度较小的中心体——原子核，原子核所带正电的数值是原子序数乘单位正电荷，原子核周围散布着带负电的电子。
【9分】(2)原子半径：10-10米。
【2分】(3)原子核半径：10-15米。
【2分】(4)原子质量：10-27千克。
【2分】2、简述氢原子光谱的特征和实验规律。
答：(1)氢原子光谱是线状分离谱，谱线分为赖曼线系（紫外光区）、巴尔末线系（可见光区）、帕邢线系（近红外光区）、布喇开线系（中红外光区）、普丰德线系（远红外光区）五个线系。
【7分】（2）氢原子光谱的每一条谱线的波数都可以表达为： 【4分】 氢原子光谱的每一条谱线的波数都可以表达为两光谱项之差：()()T m T n ν=-% ——里兹并合原理。
其中，()H R T n n 2= （n 为正整数）【4分】【备注：照抄课本P26页的（1）、（2）、（3）条而且抄全的得9分】3、简述玻尔理论对氢原子光谱实验规律的解释。
2271111()1231.096775810%L H HR k n k n k n k R m νλ-==-=>=⨯其中：、为整数，、 、 、 ；； 里德堡常数答：（1）玻尔理论的三个基本假设：定态假设、频率假设、量子化假设。
【6分】（2）将氢原子的库仑作用力和势能表达式联立玻尔理论的角动量量子化和频率假设，可得：【4分】【4分】 和氢原子光谱实验规律吻合。
【1分】二、计算题【满分合计40分】1、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。
【本题满分16分】解：电离能为i E E E 1∞=-，【4分】氢原子的能级公式n E Rhc n 2/=-，【2分】 代入，得：i H H E R hc R hc 211()1=-=∞=13.6eV 。
原子物理学习题(参考答案)
（6）用能量为 12.7eV 的电子去激发基态氢原子时,受激氢原子向低能级跃迁时最多可能出 现几条光谱线（不考虑自旋） ； A A、3 ； B、10 ； C、1 ； D、4 。 （7）根据玻尔理论可知，氦离子 He+的第一轨道半径是： A、2 a 0 ； B、 4 a 0 ； C.、 a 0 /2 ； C D、 a 0 /4 。 D
（8）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 （9）d 电子的总角动量取值可能为：
35 15 , 2 2 A、 ；
A
15 3 , 2 B、 2 ；
63 35 , 2 C、 2 ；
D、 6, 2
E He 12 E He 2 E He 1 E Li 12 E Li 2 E Li 1
2
1 ) 180 0 sin 2
5.06 10 14 m
α 粒子与 7Li 核对心碰撞的最小距离（考虑质心系运动）
rm
1 4 0 1 4 0 1 4 0
Z1 Z 2 e 2 (1 v 2 Z1 Z 2 e 2 (1 2 Ec
2
1 sin 1 sin
2
)
2
rHe 1 rLi 1
由
rHe 2
2 2 2 4 0 n 2 2 n 2 a1 r 4 0 n a n 4a1 0.707 a 0 . 177 1 1 2 2 Li 2 3 3 Z Z me Ze me Ze Z n c n 得电子在这些轨道上的速度分别是
（16）今有电子组态 1s2p,1s1p,2d3p,2p3s,试判断下列哪些电子组态是完全存在的: A.1s2p ,1s1p B.1s2p,2d3p C,2d3p,2p3s D.1s2p,2p3s （17）有状态 2p3d3P2,1,02s3p3P2,1,0 的跃迁： 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
原子物理练习题集答案解析
一、选择题1．如果用相同动能的质子和氘核同金箔正碰,那么用质子作为入射粒子测得的金原子核半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子核半径上限的几倍？A. 2B.1/2 √C.1 D .42．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.33. 按泡利原理,当主量子数确定后,可有多少状态?A.n 2B.2(2l+1)_C.2l+1 √D.2n 24．锂原子从3P 态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许的谱线（不考虑精细结构）?√A.一条 B.三条 C.四条 D.六条5．使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场 ，若原子处于5F 1态，试问原子束分裂成A.不分裂 √B.3条C.5条D.7条6．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- 7．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态为：Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； √ Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３Ｐ０ .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.原子层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强。
9．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。
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)＋2m e ;C. M (A,Z)＞M (A,Z －1); √D. M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e11．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12．基于德布罗意假设得出的公式V26.12=λ 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13．氢原子光谱形成的精细结构（不考虑蓝姆移动）是由于：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14．某原子处于4D 1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为：√A.2个； B.9个； C.不分裂； D.4个15．氩（Ｚ＝18）原子基态的电子组态是：√Ａ.1s 22s 22p 63s 23p 6 Ｂ.1s 22s 22p 6２p 63d 8Ｃ.1s 22s 22p 63p 8 Ｄ. 1s 22s 22p 63p 43d 216．产生钠原子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 3/2.17．电子组态2p4d 所形成的可能原子态有：A ．1P ３P １F ３F ； √B. 1P 1D 1F 3P 3D 3F; C ．3F 1F ； D. 1S 1P 1D 3S 3P 3D.18．窄原子束按照施特恩—盖拉赫方法通过极不均匀的磁场 ，若原子处于5F 1态，则原子束分裂成A.不分裂； √B.3条；C.5条；D.7条19．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 1/3 ； B. R ＝r 0A 2/3 ； C. R ＝3034r π； D.R=334A π. 20．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的粒子数之比为：A ．4：1 B.2：2 √C.1：4 D 1：8二填空题1．在α粒子散射实验中α粒子大角散射的结果说明了否定了汤姆原子模型，支持卢瑟立了原子的核式结构模型。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
原子物理习题解答1(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--原子物理学习题解答电子和光子各具有波长,它们的动量和总能量各是多少?解：由德布罗意公式p h /=λ,得：m/s kg 10315.3m 1020.0s J 1063.624934⋅⨯=⨯⋅⨯===---λhp p 光电 )J (109.94510310315.316-824⨯=⨯⨯⨯====-c p hch E 光光λν21623116222442022)103101.9(103)10315.3(⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=--c m c p E 电电)J (1019.8107076.61089.9142731---⨯=⨯+⨯=铯的逸出功为,试求: (1)铯的光电效应阈频率及阈值波长;(2)如果要得到能量为的光电子,必须使用多大波长的光照射?解：(1) 由爱因斯坦光电效应公式w h mv -=ν221知,铯的光电效应阈频率为: Hz)(10585.41063.6106.19.11434190⨯=⨯⨯⨯==--h w ν 阈值波长: m)(1054.610585.4103714800-⨯=⨯⨯==νλc (2) J 101.63.4eV 4.3eV 5.1eV 9.12119-2⨯⨯==+=+=mv w h ν 故: m)(10656.3106.14.31031063.6719834---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===ννλh hc c若一个电子的动能等于它的静止能量,试求：(1)该电子的速度为多大(2)其相应的德布罗意波长是多少解：（1）由题意知，20202c m c m mc E k =-=，所以20222022/1c m c v c m mc =-=23cv =⇒ （2）由德布罗意公式得： )m (104.1103101.931063.632128313400---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=====c m h v m h mv h p h λ (1)试证明: 一个粒子的康普顿波长与其德布罗意波长之比等于2/120]1)/[(-E E ,式中0E 和E 分别是粒子的静止能量和运动粒子的总能量.(2)当电子的动能为何值时,它的德布罗意波长等于它的康普顿波长? (1)证明：粒子的康普顿波长:c m h c 0/=λ德布罗意波长: 1)/(1)/(2020204202-=-=-===E E E E c m hcc m E hc mv h p h c λλ 所以, 2/120]1)/[(/-=E E c λλ(2)解：当c λλ=时，有11)/(20=-E E ，即：2/0=E E 02E E =⇒故电子的动能为：2000)12()12(c m E E E E k -=-=-=)J (1019.8)12(109101.9)12(141631--⨯⨯-=⨯⨯⨯⨯-=MeV 21.0eV 1051.0)12(6=⨯⨯-=一原子的激发态发射波长为600nm 的光谱线,测得波长的精度为710/-=∆λλ,试问该原子态的寿命为多长?解： 778342101061031063.6)(---⨯⨯⨯⨯⨯=∆⋅=∆-=∆=∆λλλλλνhc c h h E )J (10315.326-⨯= 由海森伯不确定关系2/ ≥∆∆t E 得：)s (1059.110315.32100546.1292634---⨯=⨯⨯⨯=∆≥=∆E t τ 一个光子的波长为300nm,如果测定此波长精确度为610-.试求此光子位置的不确定量.解： λλλλλλλλ∆⋅=∆≈∆+-=∆h h h h p 2，或：λλλλλνννν∆⋅=∆=∆-=∆+-=∆h c c h c h c h c h p 2)( m/s)kg (1021.2101031063.6336734⋅⨯=⨯⨯⨯=---- 由海森伯不确定关系2/ ≥∆∆p x 得：)m (10386.21021.22100546.1223334---⨯=⨯⨯⨯=∆≥∆p x 当一束能量为的α粒子垂直入射到厚度为5100.4-⨯cm 的金箔上时,探测器沿20°方向每秒纪录到4100.2⨯个α粒子.试求:(1)仅改变探测器安置方位,沿60°方向每秒可纪录到多少个α粒子?(2)若α粒子能量减少一半,则沿20°方向每秒可测得多少个α粒子?(3) α粒子能量仍为,而将金箔换成厚度相同的铝箔, 则沿20°方向每秒可纪录到多少个α粒子(金和铝的密度分别为cm 3和cm 3,原子量分别为197和27,原子序数分别为79和13.忽略核的反冲).解：由公式, )2/(sin /')()41('42220220θπεr S Mv Ze Nnt dN =)2/(sin /')2()41(422220θπεαr S E Ze Nnt = (1) 当︒=60θ时, 每秒可纪录到的α粒子2'dN 满足:01455.030sin 10sin )2/(sin )2/(sin ''44241412=︒︒==θθdN dN 故 241210909.210201455.0'01455.0'⨯=⨯⨯==dN dN (个)(2) 由于2/1'αE dN ∝,所以 413108'4'⨯==dN dN (个) (3) 由于2'nZ dN ∝,故这时:31211342442112441410/10/''--⨯⨯==A Z N A Z N Z n Z n dN dN A A ρρ 55310227793.19197137.2''4221421112444=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=dN A Z A Z dN ρρ(个)动能为40MeV 的α粒子和静止的铅核(Z=82)作对心碰撞时的最小距离是多少?解：由公式: ])2/sin(11[2412020θπε+=Mv Ze r m , 当对心碰撞时,πθ=,1)2/sin(=θ,则 m)(109.5106.11040)106.1(82210924115196219920---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==απεE Ze r m 动能为的质子接近静止的汞核(Z=80),当散射角2/πθ=时,它们之间的最小距离是多少?解：最小距离为:])2/sin(11[241])2/sin(11[41202020θπεθπε+=+=p p m E Ze v m Ze r m)(1060.1]45sin 11[106.11087.02106.180109131962199---⨯=︒+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⋅⨯=）（ 试证明α粒子散射中α粒子与原子核对心碰撞时两者间的最小距离是散射角为90°时相对应的瞄准距离的两倍。
证明：由库仑散射公式：2cot 2412020θπεMv Ze b =，当︒=90θ时，12cot =θ，这时220241Mv Ze b πε= 而对心碰撞的最小距离：b Mv Ze Mv Ze r m 22241])2/sin(11[2412202020=⋅=+=πεθπε 证毕。
已知氢的赖曼系、巴尔末系和帕邢系的第一条谱线的波长分别为：,和.由此还可以求出哪些系的哪几条谱线来它们的波长各为多少解: 由题意知: 116.121/1)2()1(-==-λT T (1)11'3.656/1)3()2(-==-λT T (2) 11"1.1875/1)4()3(-==-λT T (3) 由(1)+(2)式得: 111112')3()1(---+==-λλλT T nm 59.1022=⇒λ 由(1)+(2)+(3)式得: 11111113"')4()1(----++==-λλλλT T nm 27.973=⇒λ 由(2)+(3)式得: 111112"'')4()2(---+==-λλλT T nm 145.486'2=⇒λ 其中,2λ和3λ分别是赖曼系第二、三条谱线; 2'λ是巴尔末系第二条谱线.试由氢原子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: 电子经电势差为U 的电场加速后,若它得到的动能全部被原子吸收恰能使处于基态的原子电离,则U 称为该原子的电离电势; 若它得到的动能全部被原子吸收恰能使处于基态的原子激发到第一激发态,则U 称为该原子的第一激发电势.由 22nZ hcR E H n -= , ,2,1=n ，对于基态氢原子, Z=1,由 13.64eV J 10097.11031063.678341=⨯⨯⨯⨯⨯==--∞H hcE E E 得电离电势为由 eV 23.104313.64eV )211(212=⨯=-=-H hcE E E得第一激发电势为.对于氢原子、一次电离的氦离子He +和两次电离的锂离子Li 2+，分别计算它们的：（1）第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度；（2）电子在基态的结合能；（3）第一激发电势及共振线的波长。
解：（1）He +：680211038.4210313714⨯=⨯⨯⨯==⋅=cZ Z e v απε (m/s)6811019.2110313712⨯=⨯⨯⨯=⋅=Z c v α(m/s))nm (0265.021053.0111=⨯==Z a r)nm (106.024053.02212=⨯==Z a rLi 2+：6811057.631031371⨯=⨯⨯⨯==cZ v α(m/s) 68110285.32310313712⨯=⨯⨯⨯=⋅=Z c v α(m/s))nm (0177.031053.0111=⨯==Z a r)nm (0708.034053.02212=⨯==Z a r（2）电子在基态的结合能等于把电子从基态电离所需要的能量：22211Z hcR Z hcRE E E H H ==-=∆∞对于He +有：56.5422=⋅=∆H hcR E (eV) 对于Li 2+有：76.12232=⋅=∆H hcR E (eV)（3）H H hcR Z Z Z hcR E E 43)21(2222212=-=- 对于He +有：8.406.1333423212=⨯==⨯=-H H hcR hcR E E (eV) 所以He +的第一激发电势为对于Li 2+有：8.916.13427433212=⨯=⨯=-H hcR E E (eV) 所以Li 2+的第一激发电势为.共振线波长:30nm m)(1030.03712=⨯==-=-+HHe hcR hcE E hc λnm 5.31m)(10135.02747122=⨯==-=-+HLi hcR hcE E hc λ能量为的电子射入氢原子气体中，气体将发出哪些波长的辐射？解： 由22eV6.131n n hcR E H n -=-=，得eV 6.131-=E ，eV 4.32-=E ，eV 51.13-=E ，eV 85.04-=E ，…而12.6eV eV 2.1012<=-E E ，12.6eV eV 09.1213<=-E E ，但12.6eV eV 75.1214>=-E E ，所以气体将发出以下三种波长的辐射：m)(102188.1106.12.101031063.6719834121---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=-=E E hc λ m)(10028.1106.109.121031063.6719834132---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=-=E E hc λ m)(105774.6106.1)51.14.3(1031063.6719834233---⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯=-=E E hc λ 一次电离的氦离子He +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。