光学原子物理习题解答
原子物理学习题与答案
h
； B.E= h ，P= ;
C. E=h ，p=
;
D. E= ，p=
20 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.150eV -7 21.如果一个原子处于某能态的时间为 10 S,原子这个能态能量的最小不确定数量级为 （以焦耳 为单位） ： -34 -27 -24 -30 A．10 ； B.10 ； C.10 ； D.10 -13 22.将一质子束缚在 10 cm 的线度内,则估计其动能的量级为： -20 A. eV； B. MeV； C. GeV； D.10 J 23.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： 2 2 A．2n； B.2n+1； C.n ； D.2n 24.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： 2 A.n ； B.2n； C. l ； D.2 l +1 25.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： 2 A.2(2 l +1) ； B.2 l +1； C. n； D.n 26.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.2 l +1； D. n 27.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 28.单个 d 电子的总角动量投影的可能值为： A.2 ，3 ； B.3 ，4 ； C.
原子物理学课后习题答案
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：20222442K Mv ctgb b Ze Zeαθπεπε==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220121()(1)4sinmZe 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=+ 1929619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο--⨯⨯⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯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：2min 04p Ze 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。
高三物理第一轮复习单元练习十三 光学和原子物理(附答案)
物理学科第十三单元光学和原子物理一、选择题1.光由一种介质进入另一种不同介质（）A、传播速度发生变化B、频率发生变化C、波长保持不变D、频率和波长都发生变化2.在光电效应中，用一束强度相同的紫光代替黄光照射时（）A、光电子的最大初动能不变B、光电子的最大初动能增大C、光电子的最大初动能减小D、光电流增大3.光从甲介质射入乙介质，由图可知（）A、甲介质是光疏介质，乙是光密介质B、入射角大于折射角C、光在甲介质中的传播速度较小D、若甲为空气，则乙的折射率为6／24.表面有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在玻璃片表面和边缘分别看到彩色图样，这两种现象（）A、都是色散现象B、前者是干涉现象，后者是色散现象C、都是干涉现象D、前者是色散现象，后者是干涉现象5.光在玻璃和空气的界面上发生全反射的条件是（）A、光从玻璃射到分界面上，入射角足够小B、光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C、光从空气射到分界面上，入射角足够小D、光从空气射到分界面上，入射角足够大6.一束光从空气射到折射率ｎ＝2的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则下列说法中错误．．的是（）A、当ｉ＞π／4时会发生全反射现象B、无论入射角ｉ是多大，折射角r都不会超过π／4C、欲使折射角ｒ＝π／6，应以ｉ＝π／4的角度入射D、当入射角ｉ＝arctg2时，反射光线跟折射光线恰好垂直7.用强度和频率都相同的两束紫外线分别照射到两种不同金属的表面上，均可发生光电效应，则下列说法中错误的是（）A、两束紫外线光子总能量相同B、从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能相同C、在单位时间内从不同的金属表面逸出的光电子数相同D、从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能不同8.在杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（）A、若将其中一缝挡住，则屏上条纹不变，只是亮度减半B、若将其中一缝挡住，则屏上无条纹出现C、若将下方的缝挡住，则中央亮度的位置将下移D、分别用红蓝滤光片挡住，屏上观察不到条纹9.一束白光斜射水面而进入水中传播时，关于红光和紫光的说法正确的是（）A、在水中的传播速度红光比紫光大B、红光折射角小，紫光折射角大C、红光波长比紫光波长小D、红光频率比紫光频率变化大10.在α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，下列说法中错误．．的是（）①α粒子的电势能最小②α粒子的动能最小③α粒子的动量最小④α粒子受到的斥力最小A、①②B、②③C、③④D、①④11.按照玻尔理论，氢原子从能级A跃迁到能级B时，释放频率为ν1的光子；氢原子从能级B跃迁到C时，吸收频率为ν2的光子，已知ν1＞ν2，则氢原子从能级C跃迁到能级A时，将（）A、吸收频率为ν2－ν1的光子B、吸收频率为ν2＋ν1的光子C、吸收频率为ν1－ν2的光子D、释放频率为ν2＋ν1的光子12.一个原子核经历了2次α衰变，6次β衰变，在这过程中，它的电荷数、质量数、中子数、质子数的变化情况是（）A、电荷数减少4，质量数减少2B、电荷数增加2，质量数减少8C、质量数增加2，中子数减少10D、质子数增加6，中子数减少413.关于α、β、γ射线，下列说法正确的（）A、α、β、γ三种射线是波长不同的电磁波B、按电量由大到小排列的顺序是α、γ、βC、按电离作用由强到弱排列的顺序是α、β、γD、按穿透作用由强到弱排列的顺序是α、β、γ14.关于原子能量和原子核能量的变化，下列说法中正确的是（）A、原子辐射出光子时，原子从低能级跃迁到高能级B、原子电离时，原子能量要减小C、原子核辐射出γ射线时，原子核能量要减小D、核子结合成原子核过程中，要吸收能量15.入射光照射到某金属表面上能发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（）A、从光照到金属表面到发射出光电子的时间间隔将明显增加B、逸出的光电子的最大初动能将减少C、单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D、有可能不发生光电效应16.下列核反应中，表示核聚变过程的是（）A、ePP0130143015-+→B、nHeHH1423121+→+C、eNC01147146-+→D、HeThU422349023892+→17.设氢核、中子、氘核的质量分别为M1、M2、M3，当核子结合成氘核时，所释放的能量(c 是真空中的光速) （）A、(M1－M2－M3)ｃ2B、（M3－M1－M2）ｃ2C、（M1＋M2＋M3）ｃ2D、（M1＋M2－M3）ｃ218.一个氘核和一个氚核结合成一个氦核的过程中释放出的能量是△E.已知阿伏伽德罗常数为NＡ，则2ｇ氘和3g氚完全结合成氦的过程中释放出的能量为（）A、 2NＡ△EB、NＡ△EC、 5NＡ△ED、 5△E／NＡ二、填空题19.有一小电珠，功率为P，均匀地向周围空间辐射平均波长为λ的光波，则在以小电珠为圆心，r为半径的球面上，每秒通过单位面积的光能为__________，每秒通过面积S的光子数为____________________．(普朗克常量为h，光在真空中的速度为c)20.光在第Ⅰ、第Ⅱ两种介质中传播的速度分别为v 1、v 2，若v 1＞v 2，则光从 介质射向 介质时，无论入射角多大都不会发生全反射．21.用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针Ｐ1和Ｐ2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使Ｐ1的像被Ｐ2挡住；接着在眼睛所在的一侧插上两枚大头针Ｐ3、Ｐ4，使Ｐ3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上已标明大头针的位置和三棱镜的轮廓(1)在本题的图上画出所需的光路． (2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是 和 ，在图上标出它们．(3)计算折射率的公式ｎ＝___ _____． 22.U 23292(原子量为232.0372u)衰变为Th 22890（原子量为228.0287u ）时，释放出一个α粒子(He 42的原子量为4.0026u)，则在衰变过程中释放出的能量为 J ． 23.一个α粒子击中一个硼核(B 115)，生成碳核(C 146)和另一个粒子，在这个核反应中还释放出0.75×106eV 的能量．则这个核反应方程是 ． 24.已知氢原子的基态能量是E 1＝－13.6ｅＶ， 如果氢原子吸收 ｅＶ的能 量，它可由基态跃迁到第二能级． 25.完成下列核反应方程，并说明其反应类型：23592Ｕ＋10ｎ→13954Ｘe ＋9538Ｓr ＋ ，属 反应；22286Ｒｎ→21884Ｐo ＋___________，属 反应．26.用中子轰击铝27，产生钠24.这个核反应方程是 ，钠24是具有放射性的，衰变后变成镁24，这个核反应方程是 ． 一、计算题27.在水平地面上有一点光源S ，被不透明的罩遮住，在罩的正上方开一小孔，一束光经过小孔竖直照到距地面高度为3m 的水平放置的平面镜上，如图所示，若平面镜突然开始绕水平轴O 顺时针转动，在0.1ｓ内转过π／6的角，那么由镜面反射到水平地面上的光斑在这0.1ｓ内沿水平地面移动的平均速度?28.有一折射率为n ，厚度为d 的玻璃平板上方的空气中有一点光源S ，从S 发出的光线SA 以角度θ入射到玻璃板上表面，经玻璃板后从下表面射出，如图所示，若沿此传播的光，从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃中传播的时间相等，点光源S 到玻璃上表面的垂直距离L 应是多少?29.为了测定水的折射率，某同学将一个高32cm，底面直径24cm的圆筒内注满水，如图所示，这时从P点恰能看到筒底的A点．把水倒掉后仍放在原处，这时再从P点观察只能看到B点，B点和C点的距离为18cm．由以上数据计算得水的折射率为多少?30.已知一个铍核94Be和一个α粒子结合成一个碳核126Ｃ，并放出5.6MeＶ能量．（1）写出核反应方程；（2）若铍核和α粒子共有130ｇ，刚好完全反应，那么共放出多少焦的能量?阿伏伽德罗常数NＡ＝6.02×1023mol－1)（3）质量亏损共多少千克? 31.秦山核电站的功率为3.0×105kW，如果1g 轴235完全裂变时产生的能量为8.2×1010Ｊ，并且假定所产生的能量都变成了电能，那么每年要消耗多少铀235?(一年按365天计算．)32．供给白炽灯的能量只有5%用来发出可见光，功率为100W的白炽灯，每秒钟发出多少个平均波长为6×10－7ｍ的光子.（普朗克恒量h ＝6.63×10－34J·ｓ，光速ｃ＝3.0×108m／s）第十三单元 光学 原子物理1、A2、B3、C4、B5、B6、A7、B8、D9、A 10、D 11、C 12、B 13、C 14、C 15、C 16、B 17、D 18、B 19、P ／4πr 2；PS λ／4πr 2h ｃ 20、Ⅰ Ⅱ 21、(1)略；(2)入射角ｉ，折射角ｒ 22、8.8×10-1323、42Ｈｅ＋115Ｂ→146Ｃ＋11Ｈ＋γ 24、10.2 25、210ｎ；裂变；42He ；α衰变 26、2713Al ＋10ｎ→2411Na ＋42Ｈe ；2411Na →2412Mg ＋01-ｅ27、303m ／s28、θθ222sin cos -n dn 29、1.33 30、(1)94Be ＋42He →126Ｃ＋10ｎ＋5.6MeV （2）△E ＝5.4×1012Ｊ（3）△ｍ＝6×10－5kg 31、115kg 32、1.5×1019个。
原子物理习题解答
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。
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。
原子物理习题解答2.docx
6.1计算原子处于2D3/2态朗德g 因子和Z 方向的磁矩. 解：原子态2。
3/2对应S=l/2,L=2,7=3/2,则朗德g 因子(言+ l)+*x(* + l)—2x(2 + l)_, 5 1 "V + D + MS + KL + l)： 1| 方幻—2J(J + 1) ~ 2xfx 4 3 ] ] 3 6 2R JZ =；将心)分别代入，可得=±N 〃B ，±E 〃B 、* +1) 解: ls3d 1D 2 矿 ^jiSn (1，1，1； °，°，0; -1, -1, —1).B B o ■线 b 线 〃线 6.2氮原了单态食3(1。
,一ls2piPi 跃迁发出的谱线波长为667.8Inm,在B=1.2T 的磁场中发生正常塞曼效应.(1)垂直于磁场方向观测有几条谱线?波长是多少?(2)迎着磁场方向观测有几条谱线?波长各是多 -2 2 -1 1 -0 0--1 -1 --2 -2 成8 ls2pE / 可见，(1)垂直于磁场方向观测有三条线， ,1 1 z - 4 4由 ----- =L 侍 A =4] 4 1 0 -1 o 71 a Mj v+Av v v-Av \ r71 1o -iMjgj47imcA 1 + 2L 1 + AeB / 47imc 4 Time + AeB4》x9.1xl0—3i3xl08x6.6781xl0—7= ------------------ ------- ------------------- = ------------ - ------ =6.6778xlO (m) = 667.78nm 4^x9.1xlO -313xlO 8 +6.6781X10-7 xl.6xl0-19 xl.2 2 = 667.8 Inm1 1 , F C 2再由 ------ =L 侍 A 2 = ------------ 47imcA 2 22 1-2L4/me — AeB 4”9.1xl0T3xl08x6.6781xl0—7= ------------------ rr------- 7 ------------------- -------------- ------- = 6.6783xlO (m) = 667.83nm 4^-X 9.1X 10"313X 108 -6.6781X 10-7 xl.6xl0-19 xl.2(2)迎着磁场方向观测只能观测到波长为4=667.78nm 和22 = 667.83nm 的两条o ■线;波长为 2 = 667.8 Inm 的n 线观测不到.6.3锌原了光谱正常的一条谱线(3S^3P 0)在B=1.00T 的磁场中发生塞曼分裂.从垂直于磁场方向观测，原解:从垂直于磁场方向观测，原谱线分裂为三条，相邻谱线波数差相等，均为 A 〜0 0 eB 1.6xlOT9xl.O_i\ Av =2L = 2 ---------- = ------------------- 7： ------- = 93.278(〃？) 4 砌c 2^x9.1xl0-31 x 3x10s故不属于正常塞曼效应.6.4已知纳原了的D I ,D2线间隔为1720m 4,求有效核电荷数Z.在钠原了的光谱线中，谱线Di 来自第一激发态32p”到基态32S 1P 的跃迁，其波长为589.6nm,当钠原了放在磁场B 中时，D 】线将分裂为四条谱线, 设磁场强度B=0.2T,求四重线中最短与最长的两条谱线之间的波长差. 四重线中最短与最长的两条谱线之间的波长差由:—4 min1“maxZH A2 8 r 得： ------- =~L2.2 3min maxBiJ:A2 = -L22 =-—L6M ：x0.2_ x5 8962 xl0-i4 = 8 6469x1012(/«) = 8.6469x 10" A 3 3 47x9.1x10 31x3x1086.5基态钠原子处在磁场为B 的微波谐振腔中，频率为v = 1.0xl()i°Hz 的电磁波经波导输入谐振腔，磁场多强时，电磁波能量会被强烈吸收？解：基态钠原子符号 3S 2S I /2 :S=1 /2,L=0,J= 1 /2,gj=2,Mj= +1/2.两子能级间隔:AE = g J /H B B 当电磁波能量被强烈吸收时，有hv = gj/J B Bn hv 6.63xlO-34xl.OxlO 10 l.OxlO 10 x4^x9.1xlQ-31B = ------- = ---------- 话 --------- 新 ---- = ----------------- 商 ----- =0.357356 TW B 2x1.6x1-19x6.63x10-34/4如 2xl.6xT 196.6在核磁共振谱仪中，当共振频率调谐到42.57MHz 时观测到含氢样品的共振吸收,求所加磁场的大小. 当调谐到16.55MHz 时,观测到’Li 样品的共振吸收，已知g H = 5.585,1- = 3/2,计算7Li 的g 因了和 磁矩值. 解：由 hv == g ；jU N B 得，hv hv…，… ，… A TI M V 4勿 X 1.67X 10 27X 4.257X 107 , NB = ____ — _________ — ______ — ________________________ = ] .0 (T)g —N g[he/4沛1 egj 1.6xr 19 x5.585对 ’Li 油 hv = g lLi M N B_ hv _ hv _ 4*“ _ 4〃x 1.67xl(T27 xl.655xl (r _ 2 ]7 S ，u ~ ~ Bhe / 4 兀M ~ eB ~ 1.6xF 19xl.O —' = S I J^N = 2.17X *〃N = 3.255〃N6.7试证明原子在6G3/2态的磁矩为0,用矢量模型说明之。
光学原子物理习题答案
光学习题答案 第一章：光的干涉 1、在杨氏双缝实验中，设两缝之间的距离为0.2mm ,在距双缝1m 远的屏上观察干涉条纹,若入射光是波长为400nm 至760nm 的白光,问屏上离零级明纹20mm 处,哪些波长的光最大限度地加强?解:已知:0.2d mm =, 1D m =, 20l mm =依公式:五种波长的光在所给观察点最大限度地加强。
2、在图示的双缝干涉实验中，若用薄玻璃片（折射率1 1.4n =）覆盖缝S 1 ，用同样厚度的玻璃片（但折射率2 1.7n =）覆盖缝S 2 ，将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处O 变为第五级明纹，设单色波长480nm λ=,求玻璃片的厚度d （可认为光线垂直穿过玻璃片）34104000104009444.485007571.46666.7dl k Ddk l mm nmDk nm k nm k nm k nm k nmδλλλλλλλ-==∴==⨯===========11111故:od屏 O解：原来，210r r δ=-= 覆盖玻璃后，221121821()()5()558.010r n d d r n d d n n d d mn n δλλλ-=+--+-=∴-===⨯-3、在双缝干涉实验中，单色光源S 0到两缝S 1和S 2的距离分别为12l l 和，并且123l l λ=-，λ为入射光的波长，双缝之间的距离为d ，双缝到屏幕的距离为D ，如图，求： （1） 零级明纹到屏幕中央O 点的距离。
（2） 相邻明条纹的距离。
解：（1）如图，设0p 为零级明纹中心，则：21022112112021()()03()/3/r r d p o l r l r r r l l p o D r r d D dλλ-≈+-+=∴-=-==-=(2)在屏上距0点为x 处， 光程差 /3dx D δλ≈- 明纹条件 (1,2,3)k k δλ=± =(3)/k x k D dλλ=±+在此处令K=0，即为（1）的结果， 相邻明条纹间距1/k k x x x D d λ+∆=-=4、白光垂直照射到空气中一厚度为43.810e nm =⨯的肥皂泡上，肥皂膜的折射率 1.33n =，在可见光范围内44(4.0107.610)⨯-⨯，那些波长的光在反射中增强？ 解：若光在反射中增强，则其波长应满足条件12(1,2,)2ne k k λλ+= =即 4/(21)ne k λ=- 在可见光范围内，有42424/(21) 6.7391034/(21) 4.40310k ne k nm k ne k nmλλ3= =-=⨯= =-=⨯5、单色光垂直照射在厚度均匀的薄油膜上（n=1.3），油膜覆盖在玻璃板上（n=1.5），若单色光的波长可有光源连续可调，并观察到500nm 与700nm 这两个波长的单色光在反射中消失，求油膜的最小厚度？ 解：有题意有：2(1/2)(1/2)2(1/2)500(1/2)700nd k k d nk k λλ=++∴='∴+=+min min 5/277/23,2(31/2)5006732 1.3k k k k d nm'+=+'∴==+∴==⨯即 56、两块平板玻璃，一端接触，另一端用纸片隔开，形成空气劈尖，用波长为λ的单色光垂直照射，观察透射光的干涉条纹。
原子物理学前三章课后习题答案
第一章．原子的基本状况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7.68×106电子伏特.散射物质是原子序数Z=79的金箔.试问散射角θ=1500所对应的瞄准距离b 多大？解：根据卢瑟福散射公式：222cot42Mv b Zeθπε= 而动能212k E mv =则20222cot442k E Mv b b Ze Zeθπεπε== 由此，瞄准距离为20cot 24kZe b E θπε=其中：79Z =12-1-108.854210A s V m ε-=⨯⋅⋅⋅191.6021910e C -=⨯0150θ=, 0cotcot 750.26802θ==3.14159π=6197.687.6810 1.6021910k E MeV J -==⨯⨯⨯得到：219215022126190cot 79(1.6021910)cot 4(4 3.141598.854210)(7.6810 1.6021910)k Ze b m E οθπε---⨯⨯==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯153.969710m -=⨯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：2min202121()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 2min0211()(1)4sin k Ze r E θπε=+ 其中，0150θ=, 0sinsin 750.965932θ==把上题各参数代入，得到192min12619179(1.6021910)1(1)4 3.141598.8542107.6810 1.60219100.96593r m ---⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯143.014710m -=⨯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。
(完整版)原子物理试题集及答案
第一章填空1、（ ）实验否定了汤姆逊原子结构模形。
答：（α粒子散射）。
2、原子核式结构模型是（）。
3、夫兰克—赫兹实验证明了（ ）答原子能级的存在。
4、德布罗意波的实验验证是（ ）答电子衍射实验。
选择题1、原子核式模型的实验依据是：（只选一个）（A ）α粒子散射实验。
（B ）光电效应，（C ）康谱顿效应，（D ）夫兰克—赫兹实验。
答（A ）2、α粒子散射实验实验得到的结果：（A ）绝大多数α粒子的偏转角大于90。
，（B ）只有1/800的α粒子平均在2—3度的偏转角。
（C ）只有1/800的α粒子偏转角大于90。
，其中有接近180。
的。
（D ）全部α粒子偏转角大于90。
答（C ）第二章填空1、光谱的类型（ ）光谱、 （ ）光谱 ， （ ）光谱。
答：线状、带状，连续。
2、巴耳末线系的可见光区中的四条谱线颜色是（ ）、 （ ）、（ ）、（ ） 答；（红、深绿、青、紫）3、氢原子光谱的前4个谱线系是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。
答“（赖曼系，巴巴耳末、帕邢、布喇开）4、玻尔理论的三个假设是（1）、（（2）（ ）（3）（ ）5、能级简并是指（n 个状态的能量是相同的状况）6、氢原子和类氢离子在不考虑相对论效应时能级是（简并）的，简并度为（n ）7、当氢原子和类氢离子在不考虑相对论效应时，在n=3的能级中可能有多少个不同状态的椭圆轨道？（答案3个）（可作填空或选择）8、氢原子的玻尔半径a 0=0.529A,在n=2能级的椭圆轨道半长轴为（ ）A ，半短轴分别为（ ）A 、（ ）A 。
解：根据半长轴20a a nZ =可得： 2.116a =A 因1,2n φ= 由n b a n φ=得 b 1=1.053A, b 2=2.116A9在气体放电管中，用能量为12.1eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的光子能量中能是（A ）12.1eV , (B)10.2 Ev .（C ）12.1 eV 、 10.2 eV 、19 eV ，（D ）12.1 eV 、 10.2 eV 、3.4 eV . 答案(C)10在气体放电管中，用能量为12.1eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的普线有( )条答案(3)问答5、玻尔理论是建立在物理学那三方面的基础上？答（1）光谱的实验资料和经验规律，（2）以实验基础的原子核式结构模型，（3）从黑体辐射的事实发展出来的量子论。
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。
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.(4分)下列说法正确的是A．原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中发射出来，这就是β衰变B．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小。
D．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性。
【答案】AD【解析】考查对原子物理相关概念的理解，原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中发射出来，这就是β衰变，A正确；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出核能，B错误；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；C错误；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性，D正确；2.下列说法中正确的是A．射线的穿透能力比射线的穿透能力弱B．结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量C．若质子、电子具有相同动能，则它们的物质波波长相等D．普朗克认为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【答案】AD【解析】结合能是由于核子结合成原子核而吸收的能量，B错；物质波的波长，质子和电子的质量不相等，波长不同，C错；3.已知有核反应方程，则下列说法正确的是（）A．该反应属于衰变B．产物中的电子来源于的核外电子C．原子核的质量比原子核的质量大D 原子核的质量与原子核的质量相等【答案】AC【解析】由方程知，Na原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子，所以该反应属于衰变，A对；产物中的电子是Na原子核中的一个中子反应生成的，不是来源于的核外电子，B错；因在反应中Na原子核放出了一个电子，所以原子核的质量比原子核的质量大，C对，D错。
4.6分)在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是( )(选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给6分。
高二物理3-5：原子物理练习题(带参考答案)
高二物理3-5：原子物理一、光的波粒二象性一、单项选择题1.用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则() A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了2.用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是()A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间3.硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是()A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应4.如图所示是光电管使用的原理图．当频率为ν0的可见光照射至阴极K上时，电流表中有电流通过，则()A．若将滑动触头P移到A端时，电流表中一定没有电流通过B．若将滑动触头P逐渐由图示位置移向B端时，电流表示数一定增大C．若用紫外线照射阴极K时，电流表中一定有电流通过D．若用红外线照射阴极K时，电流表中一定有电流通过5.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能E k随入射光频率ν变化的E k－ν图像，已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的图线画在同一个E k －ν坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是()6.关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性7.如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的______也相等．()A．速度B．动能C．动量D．总能量二、多项选择题8.光电效应的实验结论是：对于某种金属()A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大9.产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是()A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与光照射的时间呈正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率呈线性关系E．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k与金属的逸出功呈线性关系10.如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知()A．该金属的极限频率为4.27×1014HzB．该金属的极限频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5eV11.从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是()A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B．光的频率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方D．在光的干涉中，亮条纹的地方是光子到达概率大的地方三、高考题型练习题1.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 2. （多选）下列关于近代物理知识说法中正确的是A．光电效应显示了光的粒子性 B．玻尔理论可以解释所有原子的光谱现象C．康普顿效应进一步证实了光的波动特性D．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的3、（多选）如图所示，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A. 入射光太弱；B. 入射光波长太长；C. 光照时间短；D. 电源正负极接反。
(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 。
原子物理第三章习题答案
原子物理第三章习题答案第三章量子力学初步3.1 波长为οA 1的X 光光子的动量和能量各为多少？解：根据德布罗意关系式，得：动量为：12410341063.6101063.6----=?==秒米千克λhp 能量为：λ/hc hv E==焦耳151083410986.110/1031063.6---?==。
3.2 经过10000伏特电势差加速的电子束的德布罗意波长?=λ 用上述电压加速的质子束的德布罗意波长是多少？解：德布罗意波长与加速电压之间有如下关系：meV h 2/=λ 对于电子：库仑公斤，19311060.11011.9--?=?=e m把上述二量及h 的值代入波长的表示式，可得：οοολA A A V 1225.01000025.1225.12===对于质子，库仑公斤，19271060.11067.1--?=?=e m ，代入波长的表示式，得：ολA 319273410862.2100001060.11067.1210626.6----?==3.3 电子被加速后的速度很大，必须考虑相对论修正。
因而原来ολA V25.12=的电子德布罗意波长与加速电压的关系式应改为：ολA V V)10489.01(25.126-?-=其中V 是以伏特为单位的电子加速电压。
试证明之。
证明：德布罗意波长：p h /=λ对高速粒子在考虑相对论效应时，其动能K 与其动量p 之间有如下关系：222022c p c Km K =+而被电压V 加速的电子的动能为：eV K =2200222/)(22)(c eV eV m p eV m ceV p +=+=∴因此有：2002112/c m eV eVm h p h +==λ一般情况下，等式右边根式中202/c m eV 一项的值都是很小的。
所以，可以将上式的根式作泰勒展开。
只取前两项，得：)10489.01(2)41(260200V eVm h c m eV eVm h -?-=-=λ 由于上式中οA VeV m h 25.122/0≈，其中V 以伏特为单位，代回原式得：ολA V V)10489.01(25.126-?-=由此可见，随着加速电压逐渐升高，电子的速度增大，由于相对论效应引起的德布罗意波长变短。
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
原子物理学练习题及答案
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 =1与H 离子n=•3,•n•=•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1010-⨯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，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。
14、32P 3/222S 1/2与32P 1/222S 1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第___条谱线的双线。
原子物理选择题(含答案)
原子物理选择题1. 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⑵如D 和E 结合成F ，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⑷如A 分裂成B 和C ，分裂过程一定会释放核能A ．⑴⑷B ．⑵⑷C ．⑵⑶D ．⑴⑶2. 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，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，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B ．E p 减小、E k 增大、E n 减小C ．E p 增大、E k 增大、E n 增大D ．E p 减小、E k 增大、E n 不变3. 太阳的能量来自下面的反应：四个质子（氢核）聚变成一个α粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子。
已知α粒子的质量为m a ，质子的质量为m p ，电子的质量为m e ，用N 表示阿伏伽德罗常数，用c 表示光速。
则太阳上2kg 的氢核聚变成α粒子所放出能量为 （C ）A ．125(4m p —m a —2m e )Nc 2B ．250(4m p —m a —2m e )Nc 2C ．500(4m p —m a —2m e )Nc 2D ．1000(4m p —m a —2m e )Nc 24. 一个氘核（H 21）与一个氚核（H 31）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损.聚变过程中（B ）A.吸收能量，生成的新核是e H 42B.放出能量，生成的新核是e H 42C.吸收能量，生成的新核是He 32D.放出能量，生成的新核是He 325. 一个原来静止的原子核放出某种粒子后，在磁场中形成如图所示的轨迹，原子核放出的粒子可能是（A ）A.α粒子B.β粒子C.γ粒子D.中子6. 原来静止的原子核X A Z ，质量为1m ，处在区域足够大的匀强磁场中，经α衰变变成质量为2m 的原子核Y ，α粒子的质量为3m ，已测得α粒子的速度垂直磁场B ，且动能为0E .假设原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是（D ） ①核Y 与α粒子在磁场中运动的周期之比为22-Z②核Y 与α粒子在磁场中运动的轨道半径之比为22-Z ③此衰变过程中的质量亏损为1m -2m -3m ④此衰变过程中释放的核能为40-A AE A.①②④ B.①③④ C.①②③ D.②③④7. 通过研究发现：氢原子处于各定态时具有的能量值分别为E 1=0、E 2=10.2eV 、E 3=12.1eV 、E 4=12.8eV ．若已知氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，辐射的光子照射某金属，刚好能发生光电效应．现假设有大量处于n=5激发态的氢原子，则其在向低能级跃迁时所辐射的各种能量的光子中，可使该金属发生光电效应的频率种类有（C ）A ．7种B ．8种C ．9种D ．10种8. 现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢聚变产生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为：C He He He 126424242→++，那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应产生的。
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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光学习题答案 第一章：光的干涉 1、在杨氏双缝实验中，设两缝之间的距离为0.2mm ,在距双缝1m 远的屏上观察干涉条纹,若入射光是波长为400nm 至760nm 的白光,问屏上离零级明纹20mm 处,哪些波长的光最大限度地加强?解:已知:0.2d mm =, 1D m =, 20l mm =依公式:五种波长的光在所给观察点最大限度地加强。
2、在图示的双缝干涉实验中，若用薄玻璃片（折射率1 1.4n =）覆盖缝S 1 ，用同样厚度的玻璃片（但折射率2 1.7n =）覆盖缝S 2 ，将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处O 变为第五级明纹，设单色波长480nm λ=,求玻璃片的厚度d （可认为光线垂直穿过玻璃片）34104000104009444.485007571.46666.7dl k Ddk l mm nmDk nm k nm k nm k nm k nmδλλλλλλλ-==∴==⨯===========11111故:od屏 O解：原来，210r r δ=-= 覆盖玻璃后，221121821()()5()558.010r n d d r n d d n n d d mn n δλλλ-=+--+-=∴-===⨯- 3、在双缝干涉实验中，单色光源S 0到两缝S 1和S 2的距离分别为12l l 和，并且123l l λ=-，λ为入射光的波长，双缝之间的距离为d ，双缝到屏幕的距离为D ，如图，求： （1） 零级明纹到屏幕中央O 点的距离。
（2） 相邻明条纹的距离。
解：（1）如图，设0p 为零级明纹中心，则：21022112112021()()03()/3/r r d p o D l r l r r r l l p o D r r d D dλλ-≈+-+=∴-=-==-=(2)在屏上距0点为x 处， 光程差 /3dx D δλ≈- 明纹条件 (1,2,3)k k δλ=± = (3)/kx k D d λλ=±+在此处令K=0，即为（1）的结果， 相邻明条纹间距1/k k x x x D d λ+∆=-=4、白光垂直照射到空气中一厚度为43.810e nm =⨯的肥皂泡上，肥皂膜的折射率 1.33n =，在可见光范围内44(4.0107.610)⨯-⨯，那些波长的光在反射中增强？ 解：若光在反射中增强，则其波长应满足条件12(1,2,)2ne k k λλ+= =即 4/(21)ne k λ=- 在可见光范围内，有42424/(21) 6.7391034/(21) 4.40310k ne k nm k ne k nmλλ3= =-=⨯= =-=⨯5、单色光垂直照射在厚度均匀的薄油膜上（n=1.3），油膜覆盖在玻璃板上（n=1.5），若单色光的波长可有光源连续可调，并观察到500nm 与700nm 这两个波长的单色光在反射中消失，求油膜的最小厚度？ 解：有题意有：2(1/2)(1/2)2(1/2)500(1/2)700nd k k d nk k λλ=++∴='∴+=+min min 5/277/23,2(31/2)5006732 1.3k k k k d nm'+=+'∴==+∴==⨯即 56、两块平板玻璃，一端接触，另一端用纸片隔开，形成空气劈尖，用波长为λ的单色光垂直照射，观察透射光的干涉条纹。
（1） 设A 点处空气薄膜厚度为e ，求发生干涉的两束透射光的光程差； （2） 在劈尖顶点处，透射光的干涉条纹是明纹还是暗纹？解：（1）202e e δ=-=（2）顶点处0,0,e δ=∴=干涉加强是明条纹。
7、如图测量细线直径，已知细线到棱边的距离D=28.880mm ，用波长为589.3nm 的黄光测得30条亮线间的距离为4.295mm ，求细线直径？解：54.295,()295.7510()22x mm d m h D x d λλαα-⎫=⎪⎪⇒=⨯⎬⎪===⎪⎭由题意相邻条纹间距 又8、在双缝干涉实验中,波长λ =5500Å的单色平行光垂直入射到宽度4210d m -=⨯的双缝上, 屏到双缝的距离D = 2 m .求: (1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距; (2)用一厚度为66.610e m -=⨯、折射率为n = 1.58的玻璃片覆盖一缝后,零级明纹O 处将有多少个条纹移过？ 解:明纹坐标 x k =kD λ/d ∆x=21k k x x -=(k 2-k 1)D λ/d=20D λ/d=0.11m(2) 零级明纹即光程差为零的明纹,玻璃片复盖上一条缝后,对中心O 点有L ∆= r 2+e-[r 1+ ne]= (n -1)e= k λ故玻璃片复盖一缝后,零级明纹O 处移过的条纹数量 k= (n -1)e/λ=6.96=7第二章：光的衍射1、一块15cm 宽的光栅，每毫米内有120个衍射单元，用550nm 的平行光照射，第三级主极大缺级，求(1) 光栅常数d ；(2) 单缝衍射第二极小值的角位置；(3) 此光栅在第二级能分辨的最小波长差为多少？解：(1) 60.0018.33310m 120d -==⨯ (2) , 1,2 3d jk j b k === 得：b 1=2.77×10-6m b 2=5.55×10-6msin b j θλ=91116255010sin sin sin 0.39723.392.7710j b λθ-----⨯⨯====⨯第二值 91116255010sin sin sin 0.19311.125.5510j b λθ-----⨯⨯====⨯(3) jNλλ=∆ 9550100.01527nm 218000jN λλ-⨯∆===⨯2、请设计一个光栅，要求（1）能分辨钠光谱的-75.89010m ⨯和-75.89610m ⨯的第二级谱线。
（2）第二级谱线的衍射角θ=30o 。
（3）第三级缺级。
解：3、波长为600nm 单色光垂直入射在一光栅上，有两个相邻主极大的明纹分别出现在Sin θ1=0.20和Sin θ2=0.30处，且第四级缺级，求（1）光栅常数，（2）光栅狭缝的最小宽度，（3）该光栅最多能看到第几级谱线？ 解：有题意有333491()sin sin 30 2.3610,30.7910, 1.5710o R kN N k a b k k a b a b mma ba mmb mmaλλλλθλλθθ---==∴==+=∴+==⇒+=⨯+=⇒=⨯=⨯条又又第三级缺级则1221626min (1)()sin )sin (1)()(sin sin )610sin sin ()sin 4sin 41 1.5104a b k a b k a b a b ma b a k a ka b a bk a m θλθλθθλλθθθλθλ-- : += (1) (+=+ (2)(1)-(2)+-=∴+==⨯-(2):+= =∴=++===⨯有：由于第四级缺级，则有当时， min (3)sin 1100123567891048k a ba bk λθλ=≤++∴==∴±±±±±±±±±±±±光栅方程有能看到，，，，，，，，，级条纹，缺，级4、绿光5000A o正入射在光栅常数为2.5×10-4cm ，宽度为3cm 的光栅上，聚光镜焦距为50cm ，求：1) 第一级光谱的线色散？2) 第一级光谱中能分辨的最小波长差？ 3) 该光栅最多能看到第几级光谱？ 解：（1） 2.0sin 1==d λθθδδλθθcos d jD ==56100.204.01105.25.0cos ⨯=-⨯===-θθd fj fD D l （2） 44102.1105.23⨯=⨯=-N ∵jN =λδλ；o A jN 417.0102.150004=⨯==λδλ （3） λθj d =sin ；5100.5105.276=⨯⨯=<--λdj （能看到第四级谱线） 5、 (1)在单缝单缝夫琅和费衍射实验中,垂直入射的光有两种波长,12400700nm nm λλ==， ,已知单缝宽度21.010a cm -=⨯，透镜焦距50f cm =,求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离 .(2) 若用光栅常数31.010d cm -=⨯的光栅替换单缝,其它条件和上一问相同,求两种光第一级主极大之间的距离. 解： (1) 单缝衍射明纹角坐标θ满足 asin θk =(2k+1)λ/2 (k=±1, ±2, ±3,…) 线坐标 xk=ftg θk ≈fsin θk =f(2k+1)λ/(2a) 两光第一级明纹间距∆x= x 2- x 1=3f(λ2-λ1)/(2a)=2.7×10-3m (2) 光栅方程式 dsin θ=k λ xk=ftg θk ≈fsin θk =fk λ/d 两光第一级明纹间距∆x= x 2- x 1=f(λ2-λ1)/d=1.8×10-2m6、一对双星的角间隔为0.05" 求:(1) 需要多大口径的望远镜才能分辨它们？(2) 此望远镜的角放大率应设计为多少比较合理？（人眼的最好分辨角为1＇）2 解：⑴ Dm λδ22.1=∴ mD δλ22.1= m A o7105.55500-⨯==λr a d m 74104.260109.205.0"05.0--⨯=⨯⨯==δm D 8.2104.2105.522.177=⨯⨯⨯=-- ⑵ 倍人眼最小分辨角1200104.2109.2)'1(74=⨯⨯==--m e M δθδθ第三章：几何光学1、一个双凸透镜（f = 6.0cm ）；一个凹面反射镜（R =20cm ）；一物体高4cm ，在透镜前12cm ，透镜在凹反射镜前2cm ，如图所示，①计算其影像的位置。
②其像是实像还是虚像，正立还是倒立。
解：1111112s f s s f ''=='-cm222152s Rs s R '==- cms 3=5 – 2 = 3cm 333332s f s s f ''=='- 最后成像于透镜左侧2cm 处。
31212313s s s s s s β'''=⋅⋅=-- 倒立的实像2、如图所示，折射率为1.5的厚透镜上下表面的曲率半径均为3cm ，中心厚度为122OO cm =，将其放在折射率为1.2的溶液上方，一个高度为2y mm =的小物放在厚透镜下方位于溶液中的光轴上，小物与厚透镜下表面中心点的距离为14QO cm =，求在傍轴条件下最后成像的位置、高度、像的倒正、放缩和虚实？解：第一次成像：3,5.1,2.1,4'111+===+=r n n s 32.15.1'5.142.11-=+s ，5.7'1-=s ， 5.145.1)5.7(2.11'1'111+=⨯-⨯-=-=s n s n V第二次成像：3,0.1,5.1,5.95.72'22'12-====+=-=r n n s d s35.11'15.95.12--=+s ，cm s 114'2=，185.911145.12'2'222-=⨯⨯-=-=s n s n V ，27185.121-=⨯-==V V V ，mm yV y 54272'-=⨯-==成像在厚透镜上表面中心的上方114厘米处，像高54毫米 成倒立、放大的实像。