原子物理学总复习指导
原子物理学复习资料讲解
原子物理学总复习指导名词解释:光谱,氢原子线系,类氢离子,电离电势,激发电势,原子空间取向量子化,原子实极化,轨道贯穿,有效电荷数,电子自旋,磁矩,旋磁比,拉莫尔进动,拉莫尔频率,朗德g因子,电子态,原子态,塞曼效应,电子组态,LS耦合,jj耦合,泡利原理,同科电子,元素周期表,壳层,原子基态,洪特定则,朗德间隔定则数据记忆:电子电量,质量,普朗克常量,玻尔半径,氢原子基态能量,里德堡常量,hc,ħc,玻尔磁子,拉莫尔进动频率著名实验的内容、现象及解释:α粒子散射实验,夫兰克—赫兹实验,施特恩—盖拉赫实验,碱金属光谱的精细结构,塞曼效应,反常塞曼效应,康普顿效应理论解释:(汤姆逊原子模型的不合理性),卢瑟福核式模型的建立、意义及不足,玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足,元素周期表计算公式:氢原子光谱线系,玻尔理论能级公式、波数公式,角动量表达式及量子数取值(l,s,j),LS耦合原子态,朗德间隔定则,g因子,塞曼效应,原子基态谱线跃迁图:氢原子谱线跃迁、类氢原子谱线跃迁,碱金属原子能级跃,精细结构,塞曼效应;电子态及组态、原子态表示,选择定则,1.同位素:一些元素在元素周期表中处于同一地位,有相同原子序数,这些元素别称为同位素。
2.类氢离子:原子核外只有一个电子的离子,这类离子与氢原子类似,叫类氢离子。
3.电离电势:把电子在电场中加速,如使它与原子碰撞刚足以使原子电离,则加速时跨过的电势差称为电离电势。
4.激发电势:将初速很小的自由电子通过电场加速后与处于基态的某种原子进行碰撞,当电场电压升到一定值时,发生非弹性碰撞,加速电子的动能转变成原子内部的运动能量,使原子从基态激发到第一激发态,电场这一定值的电压称为该种原子的第一激发电势5. 原子空间取向量子化:在磁场或电场中原子的电子轨道只能取一定的几个方向,不能任意取向,一般的说,在磁场或电场中,原子的角动量的取向也是量子化的。
6. 原子实极化:当价电子在它外边运动时,好像是处在一个单位正电荷的库伦场中,当由于价电子的电场的作用,原子实中带正电的原子核和带负电的电子的中心会发生微小的相对位移,于是负电的中心不再在原子核上,形成一个电偶极子,这就是原子实的极化。
原子物理学总复习
段正路
2014年
1
第一章 原子的基本状况
重点: 1,原子的核式结构 2,α粒子散射实验的意义
2
1、卢瑟福的原子核式模型
原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子中央一 个很小的体积内,称为原子核。原子中的电子在核的周围 绕核运动。
2. α粒子的散射实验:
α粒子被静止核的库仑场散射的角度θ由下式决定
• Z:质子数 • A: 质量数
C4 0
20
a
原子核的角动量
P 核 LnSnLpSp
P核 I(I1)h
原子核的磁矩
I g
I(I1) he 2M
38
原子核的统计性:A为奇数的原子核属于费米子;A为偶 数的原子核属于玻色子。
原子核的结合能
E [Z m p (A Z )m n m 核 ]C 2 或 E [Z m H (A Z )m n m 原 子 ]C 2
r rr 总角动量 JLS JLS,LS 1 ,......,LS
L LS耦合下的原子态符号表示:
2S 1
s=0,单重态
J s=1,三重态
能级排布规则
洪特定则 朗德间隔定则
17
j-j 耦合
rjrj21 rrll12srsr12 rr r Jj1j2
j1 l1 s 1 ,l1 s 1 1 ,....,l1 s 1 j2 l2 s 2 ,l2 s 2 1 ,....,l2 s 2 Jj1j2,j1j2 1 ,....,j1j2
% 1R (m 12n 1 2)Tm Tn
R — 里德堡常数;T(m) —光谱项。
光谱线系 m = 1,n = 2、3、4…,赖曼系(紫外) m = 2,n = 3、4、5…,巴尔末系(可见光) m = 3,n = 4、5、6…,帕邢系(红外) m = 4,n = 5、6、7…,布喇开系(远红外)
原子物理学复习总结提纲
第一章 原子的位形:卢瑟福模型一、学习要点1、原子的质量和大小R ~10-10 m , N A =6.022⨯1023mol -1,1u=1.6605655⨯10-27kg2、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:221212200cot cot cot 12422242C Z Z e Z Z e a b E m v θθθπεπε===⋅'⋅ 卢瑟福散射公式:222124401()4416sin sin 22Z Z e a d d dN N nAt ntN E A θθπεΩΩ'== 2sin d d πθθΩ=实验验证:1422sin ,,Z , ,2A dN t E n N d θρμ--'⎛⎫∝= ⎪Ω⎝⎭,μ靶原子的摩尔质量 微分散射面的物理意义、总截面 24()216sin 2a d d b db σθπθΩ==()022212244()114416sin 22Z Z e d a d E Sin σθσθθθπε⎛⎫≡== ⎪Ω⎝⎭ (5)原子核大小的估计: α粒子正入射(0180θ=)::2120Z Z 14m c e r a E πε=≡ ,m r ~10-15-10-14m第一章自测题1. 选择题(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.以大角散射为主也存在小角散射(3)进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明:A.原子不一定存在核式结构B.散射物太厚C.卢瑟福理论是错误的D.小角散射时一次散射理论不成立(4)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(5)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⨯10-12D.5.9⨯10-14 (6)如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍? A.2 B.1/2 C.1 D .4(7)在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少? A. 16 B.8 C.4 D.2(8)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(9)在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使:A .质子的速度与α粒子的相同;B .质子的能量与α粒子的相同;C .质子的速度是α粒子的一半;D .质子的能量是α粒子的一半2. 填空题(1)α粒子大角散射的结果证明原子结构为 核式结构 .(2)爱因斯坦质能关系为 2E mc = .(3)1原子质量单位(u )= 931.5 MeV/c 2. (4) 24e πε= 1.44 fm.MeV. 3.计算题习题1-2、习题1-3、习题1-5、习题1-6.4.思考题1、什么叫α粒子散射?汤姆孙模型能否说明这种现象?小角度散射如何?大角度散射如何?2、什么是卢瑟福原子的核式模型?用原子的核式模型解释α粒子的大角散射现象。
原子物理学期末总复习
能级跃迁选择定则:
即 li 奇数 l’ i 偶数
对L S耦合:S 0; L 0,1; J 0,1( J 0 J ' 0除外) J 0,1( J 0 J ' 0除外) 对j j耦合:j 0,1;
跃迁还需满足初末态宇 称相反,
11. 碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生 : [ D] (A)相对论效应; ( B) 原子实极化; (C) 价电子的轨道贯穿; (D) 价电子自旋与轨道角动量相 互作用。
12.在(1)α粒子散射实验,(2)弗兰克-赫兹实验, (3)史特恩-盖拉实验,(4)反常塞曼效应中, 证实电子存在自旋的有:[ B ] (A)(1),(2); (B)(3),(4); (C)(2),(4); (D)(1),(3).
多电子原子
电子组态: n1l1n2l2原子态(n1l1n2l2)2s+1Lj 电子组态的耦合方式:L-S耦合, j-j耦合 核外电子排布规则:泡利原理和能量最低原理 泡利不相容原理:在一个原子中不可能有两个或者两个 以上的电子具有完全相同的四个量子数(n,l,ml,ms)。 换言之,原子中的每一个状态只能容纳一个电子.
5. 一次电离的氦离子( He+ )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) -27.2eV
6.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
16.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, 1/2。
原子物理总复习
E = En,l + El ,s
En , l R = − hc 2 (n − ∆ l )
2 *4
Rhcα Z j ( j + 1) − l (l + 1) − s(s + 1) El ,s = 1 2 3 n l (l + )(l + 1) 2
5、碱金属原子态符号 、
n
2
2s+1
L
j
j=l+1/2 l j=l-1/2 l
锂原子能级图
光谱符号
主 线 系: 第二辅线系: 第二辅线系: 第一辅线系: 第一辅线系: 柏格曼系: 柏格曼系:
~ =2S − nP ν
~ = 2P − nS ν ~ = − nD ν
~ = 3D − nF ν
n = 2, 3, 4… n =3,4,5… n =3,4,5… n =4,5,6…
第一章
掌握α 1、掌握α离子散射实验现象和意义 现象:以小角散射为主,也存在大角散射。 现象:以小角散射为主,也存在大角散射。 意义: 意义:导致原子核式模型的提出 几个公式: 2、几个公式:
公式的物理意义:被每个原子散射到 公式的物理意义: 每个原子散射到 θ∼θ+d 之间的空心立体角d 内的α粒子, +dθ θ∼θ+dθ之间的空心立体角dΩ内的α粒子, 必定打在b db之间的 之间的d 必定打在b∼b-db之间的dσ这个环形带上 。
2
n r = rn = a1 Z
3、玻尔三个假设
定态假设 频率条件 角动量量子化
4、类氢离子能级和轨道半径公式
Z E n = E1 ⋅ 2 n
2
n r = rn = a1 Z
2
原子物理复习要点
《原子物理复习要点》第一章1. 氢原子原子光谱波数 里德伯常数光谱项 !!,2m ,1m n ;3,2,1m ++== 2.玻尔氢原子理论 ⑴玻尔假设(3点) ⑵氢原子模型玻尔半径精细结构常数 定态能量连续能量区:自由电子动能 ⑶氢原子的光谱λν1~=H R ,T T ~n m −=ν2H n n R T =.~c c νλν==,A 53.0em 4a 02e 200=≡!πε!,3,2,1n ,n a r 20n ==,nc nc c 4e v 02n απε==!1371c4e 02≈=!πεα!,3,2,1n ,c m n 21E 22e 2n =−=α!,3,2,1n ,E n 1E 12n ==.eV 6.13c m 21E 22e 1−≈−=α02vm 2e >,E E ~hc h mn −==νν2n n R T ∞=.nhcR hcT E ,hc E T 2H n n n n −=−=−=.eV 6.13hcR .eV 6.13hcR hcT E ,1n H H 11=−=−=−==nm .eV 1242m .J 1063.6103ch 348=×××=−⑷类氢离子约化质量类氢离子光谱 ⑸里德伯原子 3.夫兰克-赫兹实验图1.5.2 证明了原子能级的存在。
第二章1 波粒二象性⑴德布罗意假设 2. ⑴自由粒子波函数 ⑵()eemM Mm +=µ()!",3,2,1n ,n 42Z e E M 222024n =−=πεµ有限,!",3,2,1n ,Z n e4r 2220n =×=µπε().4c 4e R 3204M ππεµ⋅=!().4c 4e m R 3204e ππε⋅=∞!.Mm 11R R M m M R m R e e e M +=+==∞∞∞µ()222024n n 42Z e E !πεµ−=⑶ 不代表实在的物理量的波动. ⑷波函数满足条件:单值、有限、连续. 海森伯不确定原理3.薛定谔方程⑴条件 ⑵建立⑶定态薛定谔方程E 为粒子总能量,不随时间改变. 几率密度只与位置坐标有关而与时间无关.4.力学量的平均值,算符表示和本征值哈密顿算符 ()[],0q ˆ,p ˆ1≠():r !Ψ.2q p !≥⇒ΔΔ.p p p −=Δ.p p p 22−=Δ.2z p ,2y p ,2x p z y x !!!≥≥≥ΔΔΔΔΔΔ().2h t E 2≥ΔΔ.τΓ!≈()()().t ,r t ,r V m 2t ,r t i 22!!"#!#ΨΨ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+∇−=∂∂,p ,i p ,t i E 222∇−→∇−→∂∂→!"#!"#"2222222zy x ∂∂+∂∂+∂∂≡∇!.V m 2p E 2+=•,c v ,h E ,p h <<•==•νλ(),r V V !=()()().t f r u t ,r !!=Ψ()(),r u t E i exp t ,r !"!⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=Ψ()()().r Eu r u r V m 222!!!"#=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∇−.E !=ω.z k y j x i i i p ˆ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂−=∇−=!!"#!#".z z ˆ,y y ˆ,x xˆ,r r ˆ====!!()t ,r V m2H ˆ22!!"+∇−=①本征方程.A Aˆψψ=即力学量算符Aˆ作用在波函数ψ上等于一个常数乘以波函数ψ本身.波函数ψ称为算符Aˆ本征函数.②本征值●本征方程中A 称为算符Aˆ本征值.●假设:力学量A 的测量值就是算符Aˆ本征值.●因为在力学量本征态ψ下, 测量值就是算符Aˆ本征值,那么,力学量A 就完全确定,即.0A =Δ因此,力学量的平均值(期待值)就是本征值.●若两个力学量具有共同本征函数, 那么,这两个力学量的对易,一定可以同时具有确定值.,A Aˆψψ=!,B B ˆψψ=5.定态薛定谔方程的几个简例 ⑴阶跃势()().r d t ,r A ˆt ,r A *!!!∫=+∞∞−ΨΨ,AB B ˆA A ˆB ˆ,AB B A ˆB ˆAˆψψψψψψ====∴()⎩⎨⎧><=•.0x ,V 0x ,0x V 0,V E 0<X=0波函数及其一阶导数连续, 区域 ,透入距离⑵势垒 隧道效应: x<0几率密度不为0. 图2.5.4 透射系数 或a 较大,即扫描隧道显微镜●探针直径约或小于nm.●探针和样品的间隙对应一个势垒,间距为势垒宽度a 。
原子物理复习指导
原子物理学课外训练指导书第一章 原子的核式结构一、学习要点1.原子的质量和大小M A =ANA(g),R ~10-10m ,N A =6.022⨯1023mol -1,1u=1.6605655⨯10-27kg2.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(会推导):θπεcot 42202Mv Zeb=卢瑟福散射公式: 2sin)Z ()41(42222θπεσΩ=d Mv ed ,θθπd d sin 2=Ω实验验证:A N n Mv t d dNμρθ=⎪⎭⎫⎝⎛∝Ω-- ; )21(,Z ,,2sin 220214,μ靶原子的摩尔质量(4)微分散射面的物理意义、总截面(5)原子核大小的估计 (会推导): 散射角θ:),2sin11(Z 241220θπε+⋅=Mv er mα粒子正入射:2024Z 4Mv er mπε=,m r ~10-15-10-14m二、基本练习1.褚书课本P 20-21:(1).(2).(3).(4).(7); 2.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.以大角散射为主也存在小角散射 (3)进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明:A.原子不一定存在核式结构B.散射物太厚C.卢瑟福理论是错误的D.小角散射时一次散射理论不成立 (4)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(5)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(6)如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍?A.2B.1/2C.1 D .4(7)在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少?A. 16B..8C.4D.2(8)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(9)在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使:A.质子的速度与α粒子的相同; B .质子的能量与α粒子的相同; C .质子的速度是α粒子的一半; D .质子的能量是α粒子的一半2.简答题(1)什么是电子?简述密立根油滴实验.(2)简述卢瑟福原子有核模型的要点.(3)简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么? (4)什么是微分散射截面?简述其物理意义. 3.计算题:(1)当一束能量为4.8Mev 的α粒子垂直入射到厚度为4.0×10-5cm 的金箔上时探测器沿20°方向上每秒记录到2.0×104个α粒子试求:①仅改变探测器安置方位,沿60°方向每秒可记录到多少个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?③α粒子能量仍为4.8MeV ,而将金箔换成厚度的铝箔,则沿20°方向每秒可记录到多少个α粒子?(ρ金=19.3g/cm 3 ρ铅=27g /cm 3;A 金=179 ,A 铝=27,Z 金=79 Z 铝=13)(2)试证明:α粒子散射中α粒子与原子核对心碰撞时两者之间的最小距离是散射角为900时相对应的瞄准距离的两倍.(3)10Mev 的质子射到铜箔片上,已知铜的Z=29, 试求质子散射角为900时的瞄准距离b 和最接近于核的距离r m .第二章 玻尔氢原子理论一、学习要点:1.氢原子光谱:线状谱、五个线系(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220022220A529,04,ZZ 4≈===em a na nem r e e n πεπε;13714,ZZ 40202≈===cenc nec en πεααπευ;()n hcT nhc R ne m E e n --=-=∞2222422Z 2Z )41(πε,n=1.2.3……(3)实验验证:(a )氢原子五个线系的形成)11(Z ~,)4(222232042n m R c h em R e -==∞∞νπεπ (会推导)非量子化轨道跃迁 )(212n E E mvh -+=∞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 nr n22204μπε =.能量224222Z )41(neE n μπε-=,里德伯常数变化Mm R R e A+=∞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ann b n em a ne 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5空间量子化:(1)旧量子论中的三个量子数n ,m n n =ψϕ,的名称、取值范围、物理量表达式、几何参量表达式(2)空间量子化(ϕP 空间取向)、电子的轨道磁矩(旧量子论)、斯特恩—盖拉赫实验6.玻尔对应原理及玻尔理论的地位 二、基本练习(共29题)1.楮书P76--77 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8) 2.选择题(1)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-1B .n(n-1)/2C .n(n+1)/2D .n(2)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/9B.R 和R/4C.4/R 和9/RD.1/R 和4/R (3)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(4)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 (5)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-⨯mB.0.529×10-10mC. 5.29×10-12mD.529×10-12m (6)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 (7)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.10.2D.3.4(8)氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,按照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条线?A.1B.6C.4D.3(9)氢原子光谱由莱曼、巴耳末、帕邢、布喇开系…组成.为获得红外波段原子发射光谱,则轰击基态氢原子的最小动能为:A .0.66 eV B.12.09eV C.10.2eV D.12.57eV(10)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.4(11)有速度为1.875m/s 106⨯的自由电子被一质子俘获,放出一个光子而形成基态氢原子,则光子的频率(Hz )为:A .3.3⨯1015; B.2.4⨯1015 ; C.5.7⨯1015; D.2.1⨯1016. (12)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 (13)玻尔磁子Bμ为多少焦耳/特斯拉?A .0.9271910-⨯ B.0.9272110-⨯ C. 0.9272310-⨯ D .0.9272510-⨯(14)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(15)象μ-子(带有一个单位负电荷)通过物质时,有些在核附近的轨道上将被俘获而形成μ-原子,那么μ-原子基态轨道半径与相应的电子轨道半径之比为(μ-子的质量为m=206m e )A.1/206B.1/(206)2C.206D.2062(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)根据玻尔理论可知,氦离子H e +的第一轨道半径是: A .20a B. 40a C. 0a /2 D. 0a /4(18)一次电离的氦离子 H e +处于第一激发态(n=2)时电子的轨道半径为:A.0.53⨯10-10mB.1.06⨯10-10mC.2.12⨯10-10mD.0.26⨯10-10m(19)假设氦原子(Z=2)的一个电子已被电离,如果还想把另一个电子电离,若以eV 为单位至少需提供的能量为:A .54.4 B.-54.4 C.13.6 D.3.4 (20)在H e +离子中基态电子的结合能是:A.27.2eVB.54.4eVC.19.77eVD.24.17eV (21)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 (22)夫—赫实验使用的充气三极管是在:A.相对阴极来说板极上加正向电压,栅极上加负电压;B.板极相对栅极是负电压,栅极相对阴极是正电压;C.板极相对栅极是正电压,栅极相对阴极是负电压;D.相对阴极来说板极加负电压,栅极加正电压(23)处于基态的氢原子被能量为12.09eV 的光子激发后,其轨道半径增为原来的 A .4倍 B.3倍 C.9倍 D.16倍(24)氢原子处于基态吸收1λ=1026Å的光子后电子的轨道磁矩为原来的( )倍: A .3; B. 2; C.不变; D.93.简答题(1)19世纪末经典物理出现哪些无法解决的矛盾?(1999长春光机所)(2)用简要的语言叙述玻尔理论,并根据你的叙述导出氢原子基态能量表达式.(1998南开大学)(3)写出下列物理量的符号及其推荐值(用国际单位制):真空的光速、普朗克常数、玻尔半径、玻尔磁子、玻尔兹曼常数、万有引力恒量. (2000南开大学) (4)解释下列概念:光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、对应原理.(5)简述玻尔对原子结构的理论的贡献和玻尔理论的地位与不足. 4.计算题(1)单色光照射使处于基态的氢原子激发,受激发的氢原子向低能级跃迁时可能发出10条谱线.问:①入射光的能量为多少?②其中波长最长的一条谱线的波长为多少?(hc=12400eV·Å)(2)已知一对正负电子绕共同质心转动会形成类似氢原子结构-正电子素.试求: ①正电子素处于基态时正负电子间的距离; ②n=5时正电子素的电离能(已知玻尔半径0a =0.529Å).(3)不计电子自旋当电子在垂直于均匀磁场B的平面内运动时,试用玻尔理论求电子动态轨道半径和能级(提示:Bv m E e n⋅-=ϕμ221 ; n me 2 =ϕμ n p =ϕ)(4)氢原子巴尔末系的第一条谱线与He +离子毕克林系的第二条谱线(6→4)两者之间的波长差是多少?(R H =1.09678×10-3Å, R He =1.09722×10-3Å)(5)设氢原子光谱的巴耳末系的第一条谱线αH 的波长为αλ,第二条谱线βH 的波长为βλ,试证明:帕邢系的第一条谱线的波长为βαβαλλλλλ-=.(2000.上海大学)(6)一个光子电离处于基态的氢原子,被电离的自由电子又被氦原子核俘获,形成处于2=n 能级的氦离子He +,同时放出波长为500nm 的光子,求原入射光子的能量和自由电子的动能,并用能级图表示整个过程.(1997北京师大)(7)在天文上可观察到氢原子高激发态之间的跃迁,如108=n 与109=n 之间,请计算此跃迁的波长和频率. (1997.中科院)(8) He +离子毕克林系的第一条谱线的波长与氢原子的巴耳末系αH 线相近. 为使基态的He +离子激发并发出这条谱线,必须至少用多大的动能的电子去轰击它?(2001.中科院)(9)试用光谱的精细结构常数表示处于基态的氢原子中电子的速度、轨道半径、氢原子的电离电势和里德伯常数. (1999.中科院)(10)计算氢原子中电子从量子数为n 的状态跃迁到1-n 的状态时所发出谱线的频率. (2001.中科院固体所)第三章 量子力学初步一、学习要点1.德布罗意假设:(1)内容:ων ==h E ,n k k hp λπλ2,===(2)试验验证:戴维孙—革末试验电子 λ=VmeVh 26.122≈(Å)2.测不准关系:2≥∆⋅∆x p x , 2≥∆⋅∆E t ;3.波函数及其统计解释、标准条件、归一化条件 薛定谔方程、定态薛定谔方程、定态波函数、定态4量子力学对氢原子的处理轨道角动量()1,,2,1,0,1-=+=n l l l p l ,l 称为轨道角量子数,轨道角量子数l =0 1 2 3 4 …n-1 电 子 态 s p d f g … 原 子 态S PD FG…能量()n hcT nhc R ne m E e n --=-=∞2222422Z 2Z )41(πε,n=1.2.3……轨道投影角动量()l l l l m m p l l lz ,1,,1,0,,1,,----== ,称轨道磁量子数,表征轨道角动量对外场方向的取向,轨道角动量对外场方向的投影图描述电子空间运动的三个量子数l m l n ,,的名称、取值范围、所表征的物理量表达式二、基本练习1.楮书 P 113习题①②③ 2.选择题(1)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.所有粒子具有二项性(2)德布罗意假设可归结为下列关系式: A .E=h υ, p =λh; B.E=ω ,P=κ ; C. E=h υ ,p =λ; D. E=ω ,p=λ(3)为使电子的德布罗意假设波长为100埃,应加多大的加速电压:A .11.51⨯106V ; B.24.4V ; C.24.4⨯105V ; D.15.1V (4)基于德布罗意假设得出的公式V26.12=λÅ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(5)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.10-30(6)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.10-20J(7)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 2(8)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 +1(9)按量子力学原理,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 2(10)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. n3.简答题(1)波恩对波函数作出什么样的解释?(长春光机所1999)(2)请回答测不准关系的主要内容和物理实质.(长春光机所1998)(3)为什么说德布罗意是量子力学的创始人?贡献如何?(长春光机所1999) (4)何谓定态?定态波函数具有何种形式?(5)波函数满足标准条件是什么?写出波函数的归一化条件. 4.计算题(1)电子显微镜中的电子从静止开始通过电势差为U 的静电场加速后,其德布罗意波长为0A 4.0,求加速电势差U .(上海大学.2002)(2)试画出2=l时电子轨道角动量在磁场中空间量子化示意图,并标出电子轨道角动量在外磁场方向z 的投影的各种可能值.(中山大学1993)第四章 碱金属原子一、学习要点1.碱金属原子光谱和能级(1)四个线系:主线系、第一辅线系(漫)、第二辅线系(锐)、柏格曼系(基) 共振线、线系限波数、波数表达式 (2)光谱项()()222222Z Z nR nR n RnR Tl σ-==∆-==**;σ-=∆-=∆-=**Z Z,ll n n n n(3)起始主量子数Li:n=2 ; Na:n=3 ; K:n=4 ; Rb:n=5 ;Cs:n=6 ; Fr:n=7 (4)碱金属原子能级.选择定则1±=∆l(5)原子实极化和轨道贯穿是造成碱金属原子能级与氢原子不同的原因 2.电子自旋(1)实验基础与内容:电子除具有质量、电荷外,还具有自旋角动量()21(,1=+=s s s p s称自旋角量子数)和自旋磁矩Bs s esp m e μμμ3,=-=.自旋投影角动量21,±==s s sz m m p 称自旋磁量子数(2)单电子角动量耦合:总角动量()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=≠±=+=0,210,21,1l l l j j j p j,称总角量子数(内量子数、副量子数;总角动量的投影角动量()j j j j m m p j j jz ,1,,1,,----== ,称总磁量子数(3)描述一个电子的量子态的四个量子数:强场:s l m m l n ,,,;弱场:j m j l n ,,,原子态(光谱项)符号 j s L n12+S态不分裂, ,,,,G F D P 态分裂为两层3.碱金属原子光谱和能级的精细结构: (1)原因:电子自旋—轨道的相互作用(2)能级和光谱项的裂距; (3)选择定则:1±=∆l ,1,0±=∆j画出锂、钠、钾原子的精细结构能级跃迁图 4.氢原子光谱和能级的精细结构:(1)原因:相对论效应和电子自旋-轨道相互作用; (2)狄拉克能级公式;(3)赖曼系第一条谱线和巴尔末线系αH 线的精细分裂; (4)蓝姆移动 二.基本练习:1.褚书P143 1.2.3.4.5.6.7 2.选择题:(1)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 (2)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 .(3)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;(4)锂原子光谱由主线系.第一辅线系.第二辅线系及柏格曼系组成.这些谱线系中全部谱线在可见光区只有:A.主线系;B.第一辅线系;C.第二辅线系;D.柏格曼系(5)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.nP S -=2~ν;B. S nP 2~→=ν; C .nP S →=2~ν; D .S nP 2~-=ν (6)碱金属原子的光谱项为:A.T=R/n 2; B .T=Z 2R/n 2; C .T=R/n *2; D. T=RZ *2/n*2(7)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(8)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.9.14V (9)钠原子基项3S 的量子改正数为1.37,试确定该原子的电离电势: A.0.514V ; B.1.51V ; C.5.12V ; D.9.14V (10)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 (11)产生钠的两条黄谱线的跃迁是:A.2P 3/2→2S 1/2 , 2P 1/2→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(12)若已知K 原子共振线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.(13)对锂原子主线系的谱线,考虑精细结构后,其波数公式的正确表达式应为: A.ν~= 22S 1/2-n 2P 1/2 ν~= 22S 1/2-n 2P 3/2 B. ν~= 22S 1/2→n 2P 3/2 ν~= 22S 1/2→n 2P 1/2C. ν~= n 2P 3/2-22S 1/2 ν~= n 2P 1/2-22S 3/2D. ν~= n 2P 3/2→n 2P 3/2 ν~= n 2P 1/2→n 21/2(14)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(15)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⨯10-2(16)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(17)如果l 是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为: A.0=∆l ; B. 0=∆l 或±1; C. 1±=∆l ; D. 1=∆l(18)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 5/2 (19)下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的:A .12S 1/2; B. 22S 1/2; C .32P 1/2; D. 32S 1/2.32D 5/2(20)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这些状态中实际存在的是: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 5/2,32D 3/2(21)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.相对论修正和极化贯穿C.自旋-轨道耦合和相对论修正D.极化.贯穿.自旋-轨道耦合和相对论修正 (22)对氢原子考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为: A.二条 B.三条 C.五条 D.不分裂 (23)考虑精细结构,不考虑蓝姆位移,氢光谱Hα线应具有:A.双线B.三线C.五线D.七线(24)氢原子巴尔末系的谱线,计及精细结构以后,每一条谱线都分裂为五个,但如果再考虑蓝姆位移其谱线分裂条数为:A.五条B.六条C.七条D.八条(25)已知锂原子主线系最长波长为λ1=67074埃,第二辅线系的线系限波长为λ∞=3519埃,则锂原子的第一激发电势和电离电势依次为(已知R =1.09729⨯107m -1)A.0.85eV ,5.38eV ;B.1.85V ,5.38V ;C.0.85V ,5.38VD.13.85eV ,5.38eV(26)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 (27)d 电子的总角动量取值可能为: A.215,235; B .23,215; C.235,263; D. 2,63.简答题(1)碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么?造成碱金属原子精细能级的原因是什么?为什么S态不分裂,,,,,GFDP态分裂为两层?(2)造成氢原子精细能级和光谱的原因是什么?(3)试由氢原子能量的狄拉克公式出发,画出巴尔末系第一条谱线分裂后的能级跃迁图,并写出各自成分的波数表达式(4)在强磁场下描述一个电子的一个量子态一般需哪四个量子数?试写出各自的名称、.取值范围、力学量表达式?在弱磁场下情况如何?试回答上面的问题.(5)简述碱金属原子光谱的精细结构(实验现象及解释).4.计算题(1)锂原子的基态光谱项值T2S=43484cm-1,若已知直接跃迁3P→3S产生波长为3233埃的谱线.试问当被激发原子由3P态到2S态时还会产生哪些谱线?求出这些谱线的波长(R =10972⨯10-3埃-1)(2)已知铍离子Be+主线系第一条谱线及线系限波长分别为3210埃和683埃,试计算该离子S项和P项的量子亏损以及锐线系第一条谱线的波长.(北大1986)(3)锂原子的基态是S2,当处于D3激发态的锂原子向低能级跃迁时,可能产生几条谱线(不考虑精细结构)?这些谱线中哪些属于你知道的谱线系的?同时写出所属谱线系的名称及波数表达式. 试画出有关的能级跃迁图,在图中标出各能级的光谱项符号,并用箭头都标出各种可能的跃迁. (中科院2001)(4)①试写出钠原子主线系、第一辅线系、第二辅线系和伯格曼系的波数表达式.②已知:35.1=∆s ,86.0=∆p,01.0=∆d,求钠原子的电离电势.③若不考虑精细结构,则钠原子自D3态向低能级跃迁时,可产生几条谱线?是哪两个能级间的跃迁?各对应哪个线系的谱线?④若考虑精细结构,则上问中谱线分别是几线结构?用光谱项表达式表示出相应的跃迁.(中科院1998)第五章多电子原子一、学习要点1.氦原子和碱土金属原子:(1)氦原子光谱和能级(正氦(三重态)、仲氦(单态))(2)镁原子光谱和能级2.重点掌握L-S耦合,了解j-j耦合3.洪特定则、朗德间隔定则、泡利不相容原理;4.两个价电子原子的电偶极辐射跃迁选择定则;5.复杂原子光谱的一般规律:位移律、交替律、三个电子的角动量耦合、普用选择定则(电子组态的跃迁选择定则,又称宇称跃迁选择定则,或拉波特定则;L-S耦合选择定则等)6.氦氖激光器二、基本练习1.褚书P168-169习题1.2.3.4.5.6.7.82.选择题(1)关于氦原子光谱下列说法错误的是:A.第一激发态不能自发的跃迁到基态;B.1s2p 3P2,1,0能级是正常顺序;C.基态与第一激发态能量相差很大;D.三重态与单态之间没有跃迁(2)氦原子由状态1s2p 3P2,1,0向1s2s 3S1跃迁,可产生的谱线条数为:A.0;B.2;C.3;D.1(3)氦原子由状态1s3d 3D3,2,1向1s2p3P2,1,0跃迁时可产生的谱线条数为:A.3;B.4;C.6;D.5(4)氦原子有单态和三重态两套能级,从而它们产生的光谱特点是:A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线;B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线;C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线;D.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系较为复杂,不一定是三线.(5)下列原子状态中哪一个是氦原子的基态?A.1P1;B.3P1 ;C.3S1; D.1S0;(6)氦原子的电子组态为n1pn2s,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n1pn2s 3D2,1,0和n1pn2s 1D1;C.由于违背泡利原理只存单态不存在三重态;D.为n1pn2s 3P2,1,0和n1pn2s 1P1.(7)C++离子由2s3p 3P2,1,0到2s3s 3S1两能级的跃迁,可产生几条光谱线?A.6条;B.3条;C.2条;D.1条.(8)氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:A.因为自旋为1/2,l1=l2=0 故J=1/2 ;B.泡利不相容原理限制了1s1s3S1的存在;C..因为三重态能量最低的是1s2s3S1;D.因为1s1s3S1和1s2s3S1是简并态(9)泡利不相容原理说:A.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.(10)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.(11)4D3/2 态的轨道角动量的平方值是:A.-3 2 ; B.6 2; C.-2 2; D.2 2(12)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.3P0,1,2, 3S1 ;B.3P0,1,2 , 1S0;C.1P1, 3P0,1,2 ;D.3S1 ,1P1(13)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;(14)电子组态2p4d所形成的可能原子态有:A.1P 3P 1F 3F; B. 1P1D 1F 3P3D 3F;C.3F 1F; D.1S 1P1D 3S 3P3D.(15)硼(Z=5)的B+离子若处于第一激发态,则电子组态为:A.2s2pB.2s2sC.1s2sD.2p3s(16)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.2s2p(17)若镁原子处于基态,它的电子组态应为:A.2s2s B.2s2p C.3s3s D.3s3p(18)今有电子组态1s2p,1s1p,2d3p,3p3s,试判断下列哪些电子组态是完全存在的:A.1s2p ,1s1pB.1s2p,2d3p C,2d3p,2p3s D.1s2p,2p3s(19)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 1C1s2p 1S 0, 1s2p 1P 1 , 1s2p 3S 1 , 1s2p 3P 2,1,0; D.1s2p 1S 0,1s2p 1P 1(20)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 1/2(21)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 1C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 1(22)在铍原子中,如果3D 1,2,3对应的三能级可以分辨,当有2s3d 3D 1,2,3到2s2p 3P 2,1,0的跃迁中可产生几条光谱线?A .6 B.3 C.2 D.9(23)有状态2p3d 3P 2s3p 3P 的跃迁: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)已知Cl (Z=17)原子的电子组态是1s 22s 22p 63p 5,则其原子态是:A.2P 1/2;B.4P 1/2 ;C.2P 3/2;D.4P 3/2(25) 原子处在多重性为5,J 的简并度为7的状态,试确定轨道角动量的最大值: A. 6; B. 12; C. 15; D. 30(26)试确定D 3/2谱项可能的多重性:A.1,3,5,7;B.2,4,6,8; C .3,5,7; D.2,4,6.(27)某系统中有三个电子分别处于s 态.p 态.d 态,该系统可能有的光谱项个数是:A .7; B.17; C.8; D.18(28)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3.简答题(1)简要解释下列概念:保里不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则.(2)L-S 耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p ,可能形成哪些原子态?若相应的能级顺序符合一般规律,应如何排列?并画出此原子由电子组态2p3p 向2p3s 可能产生的跃迁.(首都师大1998)(3)写出两个同科p 电子形成的原子态,那一个能级最低?(4)写出两个同科d 电子形成的原子态,那一个能级最低?(5)写出5个同科p 电子形成的原子态,那一个能级最低?(6)写出4个同科p 电子形成的原子态,那一个能级最低?(7)汞原子有两个价电子,基态电子组态为6s6s 若其中一个电子被激发到7s 态(中间有6p 态)由此形成的激发态向低能级跃迁时有多少种可能的光谱跃迁?画出能级跃迁图.(8)某系统由一个d 电子和一个2P 3/2原子构成,求该系统可能的光谱项.(9)某系统由spd 电子构成,试写出它的光谱项.(10)碳原子的一个价电子被激发到3d 态,①写出该受激原子的电子组态以及它们在L —S 耦合下形成的原子态; ②画出对应的能级图并说明这些能级间能否发生电偶极跃迁?为什么?第六章 磁场中的原子一、学习要点1.原子有效磁矩 J J P m eg 2-=μ, )1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g (会推导) 2.外磁场对原子的作用:(1)拉莫尔进动圆频率(会推导): B m eg e L 2=ω(2)原子受磁场作用的附加能量:B g M B E B J J μμ=⋅-=∆附加光谱项()1-m 7.464~,~4B mc eB L L g M mc eB g M TJ J ≈===∆ππ 能级分裂图 (3)史—盖实验;原子束在非均匀磁场中的分裂B J g M v L dz dB m s μ221⎪⎭⎫ ⎝⎛-=,(m 为原子质量) (4)塞曼效应:光谱线在外磁场中的分裂,机制是原子磁矩与外磁场的相互作用,使原能级产生新的分裂所造成的. 塞曼效应的意义①正常塞曼效应:在磁场中原来的一条谱线分裂成3条,相邻两条谱线的波数相差一个洛伦兹单位L ~Cd 6438埃 红光1D 2→1P 1氦原子 66781埃 1D 2→1P 1②反常塞曼效应:弱磁场下:Na 黄光:D 2线 5890埃 2P 3/2→2S 1/2(1分为6);D 1线5896埃 2P 1/2→2S 1/2(1分为4)Li ( 2D 3/2→2P 1/2)格罗春图、相邻两条谱线的波数差、能级跃迁图选择定则 )(1);(0);(1+-+-=∆σπσJ M垂直磁场、平行磁场观察的谱线条数及偏振情况③帕邢—贝克效应:强磁场中反常塞曼效应变为正常塞曼效应()()B M MB E B S L S L μμμ2+=⋅+-=∆ ,()L M M S L ~2~∆+∆=∆ν,1,0,0±=∆=∆L S M M ()L L ~,0,~~~0-+=νν (5)顺磁共振、物质的磁性二、基本练习1.楮书P197 ①—⑧ P198⑩⑾2.选择题(1)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.3(2)正常塞曼效应总是对应三条谱线,是因为:A .每个能级在外磁场中劈裂成三个; B.不同能级的郎德因子g 大小不同;C .每个能级在外场中劈裂后的间隔相同; D.因为只有三种跃迁(3)B 原子态2P 1/2对应的有效磁矩(g =2/3)是。
原子物理学复习总结提纲
第一章 原子的位形:卢瑟福模型一、学习要点1、原子的质量和大小R ~10-10m , N A =⨯1023mol -1,1u=⨯10-27kg 2、原子核式结构模型 1汤姆孙原子模型2α粒子散射实验:装置、结果、分析 3原子的核式结构模型 4α粒子散射理论:库仑散射理论公式:221212200cot cot cot 12422242C Z Z e Z Z e a b E m v θθθπεπε===⋅'⋅ 卢瑟福散射公式:222124401()4416sin sin 22Z Z e a d d dN N nAt ntN E A θθπεΩΩ'== 2sin d d πθθΩ=实验验证:1422sin ,,Z , ,2A dN t E n N d θρμ--'⎛⎫∝= ⎪Ω⎝⎭,μ靶原子的摩尔质量微分散射面的物理意义、总截面24()216sin2a d db db σθπθΩ==()022212244()114416sin 22Z Z e d a d E Sin σθσθθθπε⎛⎫≡== ⎪Ω⎝⎭ 5原子核大小的估计:α粒子正入射0180θ=::2120Z Z 14m ce r a E πε=≡ ,m r ~10-15-10-14m第一章自测题1. 选择题1原子半径的数量级是:A .10-10cm; -8m C. 10-10m -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进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明: A.原子不一定存在核式结构 B.散射物太厚C.卢瑟福理论是错误的D.小角散射时一次散射理论不成立4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. 25动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pbz=82核而产生散射,则最小距离为m :1010-⨯ 1210-⨯ ⨯ ⨯如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍2 C.1 D .47在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少A. 168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 :89在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使:A .质子的速度与α粒子的相同;B .质子的能量与α粒子的相同;C .质子的速度是α粒子的一半;D .质子的能量是α粒子的一半2. 填空题1α粒子大角散射的结果证明原子结构为 核式结构 .2爱因斯坦质能关系为 2E mc = . 31原子质量单位u= MeV/c 2.4 204e πε= . 3.计算题习题1-2、习题1-3、习题1-5、习题1-6.4.思考题1、什么叫α粒子散射 汤姆孙模型能否说明这种现象小角度散射如何大角度散射如何2、什么是卢瑟福原子的核式模型 用原子的核式模型解释α粒子的大角散射现象;3、卢瑟福公式的导出分哪几个步骤4、由卢瑟福公式,可以作出什么可供实验检验的结论3、α粒子在散射角很小时,发现卢瑟福公式与实验有显著偏离,这是什么原因4、为什么说实验证实了卢瑟福公式的正确性,就是证实了原子的核式结构5、用较重的带负电的粒子代替α粒子作散射实验会产生什么结果中性粒子代替α粒子作同样的实验是否可行为什么6、在散射物质比较厚时,能否应用卢瑟福公式为什么第二章 原子的量子态:玻尔模型一、学习要点:1、背景知识1黑体辐射:黑体、黑体辐射、维恩位移律、普朗克黑体辐射公式、能量子假说 2光电效应:光电效应、光电效应实验规律、爱因斯坦方程、光量子光子 3氢原子光谱:线状谱、五个线系记住名称、顺序、里德伯公式2211()R n nν=-'、 光谱项()2nRn T =、并合原则:()()T n T n ν'=-2、玻尔氢原子理论:1玻尔三条基本假设2圆轨道理论:氢原子中假设原子核静止,电子绕核作匀速率圆周运动222200002244,0.053Z Z n e e n r n a a nmm e m e πεπε===≈;13714,Z Z 40202≈===c e n c n e c e n πεααπευ;()24222220Z Z 1()42e n m e R hc E hcT n n nπε∞=-=-=-,n =1,2,3,…… 3实验验证:a 里德伯常量的验证()()22111[]H R T n T n n n νλ'≡=-=-',(1)e A A m R R R m ∞==+ 类氢离子22211[]A A R Z n n ν=-' b 夫朗克-赫兹实验:原理、装置、.结果及分析;原子的电离电势、激发电势 3、椭圆轨道理论n 称为主量子数, n=1,2,3……; l 称角量子数,n 取定后,l=0,1,2,…,n-1; 4、碱金属原子由于原子实极化和轨道贯穿效应,使得价电子能量降低相当于Z>1 ; 光谱四个线系:第二章自测题1.选择题1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-1B .nn-1/2C .nn+1/2D .n2氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的线系限波长分别为: 4 和R/9 和R/4 C.4/R 和9/R R 和4/R3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 4e D. Rhc/e4氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是: A .和 B –和 和; D. –和5由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径0a 的数值是:1010-⨯ -10m C. ×10-12m ×10-12m6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 7欲使处于基态的氢原子发出αH 线,则至少需提供多少能量eVA.13.6B.12.09C. 氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,按照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条线.6 C9氢原子光谱由莱曼、巴耳末、帕邢、布喇开系…组成.为获得红外波段原子发射光谱,则轰击基态氢原子的最小动能为:A . eV . 75eV10用能量为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;.10 C12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: 10倍 100倍 C .1/137倍 237倍13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 ∞R 4 C.8/3∞R 3∞R14电子偶素是由电子和正电子组成的原子,基态电离能量为:B.+C.+ 根据玻尔理论可知,氦离子H e +的第一轨道半径是: A .20a B. 40a C. 0a /2D. 0a /416一次电离的氦离子 H e +处于第一激发态n=2时电子的轨道半径为:⨯-10m ⨯-10m ⨯-10m ⨯-10m 假设氦原子Z=2的一个电子已被电离,如果还想把另一个电子电离,若以eV 为单位至少需提供的能量为:A . B.-54.4 C. 在H e +离子中基态电子的结合能是: 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2.计算题1、 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.2、 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3、已知氢和重氢的里德伯常数之比为,而它们的核质量之比为m H /m D =.计算质子质量与电子质量之比. 解: 由He H m m R R /11+=∞和D e D m m R R /11+=∞知:999728.0/1/50020.01/1/1=++=++=He He H e D e D H m m m m m m m m R R 解得: 5.1836/=e H m m4、已知锂原子光谱主线系最长波长nm 7.670=λ,辅线系系限波长nm 9.351=∞λ,求锂原子第一激发电势和电离电势;5、钠原子基态为3s,已知其主线系第一条线共振线波长为,漫线系第一条线的波长为,基线系第一条线的波长为,主线系的系限波长为,试求3S,3P,3D,4F 各谱项的项值;3.思考题1、解释下列概念:光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、对应原理.2、简述玻尔对原子结构的理论的贡献和玻尔理论的地位与不足.3、为什么通常总把氢原子中电子状态能量作为整个氢原子的状态能量4、对波尔的氢原子在量子态时,势能是负的,且数值大于动能,这意味着什么 当氢原子总能量为正时,又是什么状态5、为什么氢原子能级,随着能量的增加,越来越密6、解释下述的概念或物理量,并注意它们之间的关系:激发和辐射;定态、基态、激发态和电离态;能级和光谱项:线系和线系限;激发能,电离能;激发电位、共振电位、电离电位;第三章 量子力学导论一、学习要点1.德布罗意假设: 1内容: ων ==h E , n k k hp λπλ2,===2实验验证:戴维孙—革末试验电子λ≈nm 2.测不准关系:2 ≥∆⋅∆x p x , 2≥∆⋅∆E t ; 3.波函数及其统计解释、标准条件、归一化条件薛定谔方程、定态薛定谔方程、定态波函数、定态 4.量子力学对氢原子的处理第三章自测题1.选择题1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.所有粒子具有二相性 2德布罗意假设可归结为下列关系式: A .E=h υ, p=λh ; =ω ,P=κ ; C. E=h υ ,p =λ ; D. E=ω ,p=λ4基于德布罗意假设得出的公式λ=nm 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5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; ; ;2.简答题1波恩对波函数作出什么样的解释 长春光机所19992请回答测不准关系的主要内容和物理实质.长春光机所1998第四章 原子的精细结构:电子自旋一、学习要点1.电子自旋1实验基础与内容:电子除具有质量、电荷外,还具有自旋角动量()1,(2S s s s =+=称自旋角量子数和自旋磁矩,3s s B ee S m μμμ=-=. 自旋投影角动量1,2z s s S m m ==±称自旋磁量子数 2单电子角动量耦合:总角动量()1,02,1,02l l J j j j l ⎧±≠⎪⎪=+=⎨⎪=⎪⎩,称总角量子数内量子数、副量子数;总角动量的投影角动量()j j j j m m p j j jz ,1,,1,,----== ,称总磁量子数3描述一个电子的量子态的四个量子数:强场:s l m m l n ,,,;弱场:j m j l n ,,,原子态光谱项符号 j s L n12+S 态不分裂, ,,,,G F D P 态分裂为两层2.原子有效磁矩 J J P me g2-=μ, )1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g 3.碱金属原子光谱和能级的精细结构⑴原因:电子自旋—轨道的相互作用. ⑵能级和光谱项的裂距; ⑶选择定则:1±=∆l ,1,0±=∆j画出锂、钠、钾原子的精细结构能级跃迁图.4. 外磁场对原子的作用2原子受磁场作用的附加能量:B g M B E B J J μμ=⋅-=∆附加光谱项()1-m 7.464~,~4B mceB L L g M mc eB gM T J J ≈===∆ππ 能级分裂图3史—盖实验;原子束在非均匀磁场中的分裂212J B dB L s M g m dz v μ⎛⎫=- ⎪⎝⎭原子,m 为原子质量4塞曼效应:光谱线在外磁场中的分裂,机制是原子磁矩与外磁场的相互作用,使能级进一步的分裂所造成的. 塞曼效应的意义①正常塞曼效应:在磁场中原来的一条谱线分裂成3条,相邻两条谱线的波数相差一个洛伦兹单位L ~Cd 6438埃 红光1D 2→1P 1 氦原子 66781埃 1D 2→1P 1②反常塞曼效应:弱磁场下:Na 黄光:D 2线 5890埃 2P 3/2→2S 1/21分为6;D 1线5896埃 2P 1/2→2S 1/21分为4Li 2D 3/2→2P 1/2格罗春图、相邻两条谱线的波数差、能级跃迁图选择定则 )(1);(0);(1+-+-=∆σπσJ M垂直磁场、平行磁场观察的谱线条数及偏振情况第四章自测题1.选择题1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 ,7/22单个d 电子的总角动量投影的可能值为:,3 ; ,4 ; C.235, 215; 2, 5/2 . 3d 电子的总角动量取值可能为: A.215,235; B . 23,215; C. 235,263; D. 2,65产生钠的两条黄色谱线的跃迁是:2→2S 1/2 , 2P 1/2→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 8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10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11如果l 是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为: A.0=∆l ; B. 0=∆l 或±1; C. 1±=∆l ; D. 1=∆l12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; 2; C .32P 1/2; D .32D 3/213下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的:A .12S 1/2; B. 22S 1/2; C .32P 1/2; D. 32S 1/214对碱金属原子的精细结构12S 1/2 12P 1/2, 32D 5/2, 42F 5/2,32D 3/2这些状态中实际存在的是: 2,32D 5/2,42F 5/2; 2 ,12P 1/2, 42F 5/2; 2,32D 5/2,32D 3/2; 2, 42F 5/2,32D 3/2 15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; ; ;17B 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. 21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; 和2/3; 和4/3; 和2 22由朗德因子公式当L=S,J≠0时,可得g 值: A .2; ; 2; 423由朗德因子公式当L=0但S≠0时,可得g 值: A .1; 2; ;24如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值:3; 3; ; 2 25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; 个; C.不分裂; 个26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:2分裂为2个; 分裂为3个; C.2F 5/2分裂为7个; 分裂为4个27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: 个 个 个 个28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个 个 个 个29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: 条 条 条 条32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 条 条 条 331997北师大对于塞曼效应实验,下列哪种说法是正确的A .实验中利用非均匀磁场观察原子谱线的分裂情况;B .实验中所观察到原子谱线都是线偏振光;C .凡是一条谱线分裂成等间距的三条线的,一定是正常塞曼效应;D.以上3种说法都不正确.2.简答题1碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么造成碱金属原子精细能级的原因是什么为什么S态不分裂,,GDP态分裂为两层F,,,3.计算题教材4-2、4-4、4-5、4-6、4-10、4-121锂原子的基态是S3激发态的锂原子向低能级跃迁时,可能产生几条谱线2,当处于D不考虑精细结构这些谱线中哪些属于你知道的谱线系的同时写出所属谱线系的名称及波数表达式. 试画出有关的能级跃迁图,在图中标出各能级的光谱项符号,并用箭头都标出各种可能的跃迁. 中科院20012分析4D1/2态在外磁场中的分裂情况 .3在Ca的一次正常塞曼效应实验中,从沿磁场方向观察到钙的谱线在磁场中分裂成间距为的两条线,试求磁场强度. 电子的荷质比为×1011C/kg2001中科院固体所;Ca原子3F2 3D2跃迁的光谱线在磁场中可分裂为多少谱线它们与原来谱线的波数差是多少以洛仑兹单位表示若迎着磁场方向观察可看到几条谱线它们是圆偏振光,线偏振光,还是二者皆有中科院第五章多电子原子:泡利原理一、学习要点1. 氦原子和碱土金属原子:氦原子光谱和能级正氦三重态、仲氦单态2. 重点掌握L-S耦合,了解j-j耦合3.洪特定则、朗德间隔定则、泡利不相容原理;4.两个价电子原子的电偶极辐射跃迁选择定则;5.元素周期律:元素周期表,玻尔解释.6.原子的电子壳层:主壳层:K LMNO P Q次壳层、次支壳层电子填充壳层的原则:泡利不相容原理、能量最小原理7.原子基态的电子组态P228表第五章自测题1.选择题2氦原子由状态1s2p 3P2,1,0向1s2s 3S1跃迁,可产生的谱线条数为:;;;4氦原子有单态和三重态两套能级,从而它们产生的光谱特点是:A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线;B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线;C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线;D.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系较为复杂,不一定是三线.5下列原子状态中哪一个是氦原子的基态;; ; D.1S0;7氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:A.因为自旋为1/2,l 1=l2=0 故J=1/2 ;B.泡利不相容原理限制了1s1s3S1的存在;C.因为三重态能量最低的是1s2s3S1;D.因为1s1s3S1和 1s2s3S1是简并态8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:; ; ; .94D3/2 态的轨道角动量的平方值是:3 2 ; ; 2 2; D.2 210一个p电子与一个s电子在L-S耦合下可能有原子态为:,1,2, 3S1 ; B.3P0,1,2 ,1S0; ,3P0,1,2 ; ,1P111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;12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; 1P 1D 3S 3P 3D.13铍Be原子若处于第一激发态,则其电子组态:;; ;14若镁原子处于基态,它的电子组态应为:A.2s2s15电子组态1s2p所构成的原子态应为:A.1s2p1P1 , 1s2p3P2,1,0 ,1s2p3S1C.1s2p1S0, 1s2p1P1 , 1s2p3S1 , 1s2p3P2,1,0; ,1s2p1P116判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:A.3F2; 2; C.2F7/2; 218在铍原子中,如果3D1,2,3对应的三能级可以分辨,当有2s3d3D1,2,3到2s2p3P2,1,0的跃迁中可产生几条光谱线A.6 .3 C19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20元素周期表中: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21当主量子数n=1,2,3,4,5,6时,用字母表示壳层依次为:LMONP;B.KLMNOP;C.KLMOPN;D.KMLNOP;23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...24电子填充壳层时,下列说法不正确的是:A.一个被填充满的支壳层,所有的角动量为零;B.一个支壳层被填满半数时,总轨道角动量为零;C.必须是填满一个支壳层以后再开始填充另一个新支壳层;D.一个壳层中按泡利原理容纳的电子数为2n225实际周期表中,每一周期所能容纳的元素数依次为:A.2,8,18,32,50,72;B.2,8,18,18,32,50;C.2,8,8,18,32,50;D.2,8,8,18,18,32.26按泡利原理,主量子数n确定后可有多少个状态A.n2; B.22l+1; C.2j+1; D.2n227某个中性原子的电子组态是1s22s22p63s3p,此原子是:A.处于激发态的碱金属原子;B.处于基态的碱金属原子;C.处于基态的碱土金属原子;D.处于激发态的碱土金属原子;28氩Z=18原子基态的电子组态及原子态是:A.1s22s22p63p81S0; B.1s22s22p62p63d83P0C.1s22s22p6 3s23p61S0; D. 1s22s22p63p43d22D1/229某个中性原子的电子组态是1s22s22p63s23p65g1,此原子是:A.处于激发态的碱土金属原子;B.处于基态的碱土金属原子;C.处于基态的碱金属原子;D.处于激发态的碱金属原子.30有一原子,n=1,2,3的壳层填满,4s支壳层也填满,4p支壳层填了一半,则该元素是:A.BrZ=35; B.RrZ=36; C.VZ=23; D.AsZ=3331由电子壳层理论可知,不论有多少电子,只要它们都处在满壳层和满支壳层上,则其原子态就都是:A.3S0;B.1P1;C.2P1/2;D.1S0.32氖原子的电子组态为1s22s22p6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为:A.1P1;B.3S1;C.1S0;D.3P0.2.简答题1简要解释下列概念:泡利不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则、能量最小原理、莫塞莱定律.2L-S耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p,可能形成哪些原子态若相应的能级顺序符合一般规律,应如何排列并画出此原子由电子组态2p3p向2p3s可能产生的跃迁.首都师大19983写出铍原子基态、第一激发态电子组态及相应光谱项.1991中山大学3.计算题1已知氦原子基态的电子组态是1s1s,若其中一个电子被激发到3s态,问由此激发态向低能态跃迁时,可以产生几条光谱线要求写出相关的电子组态及相应的原子态,并画出能级跃迁图;2镁原子基态的价电子组态是3s3s,若其中一个价电子被激发到4s态,从该激发态向低能级有哪些跃迁写出相关的各电子组态及其相应的原子态,并作出能级跃迁图;一教材习题:杨书P255--256:5—2、5—4、5—5、5—8、5—9、5—11第六章X射线一、学习要点1.x射线的产生与性质2.x射线的连续谱3.x射线的标识谱、莫塞莱定律;4.x射线的吸收、吸收限;5. 康普顿效应第六章自测题1.选择题1伦琴连续光谱有一个短波限 min,它与:A.对阴极材料有关;B.对阴极材料和入射电子能量有关;C.对阴极材料无关,与入射电子能量有关;D.对阴极材料和入射电子能量无关.2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.3各种元素的伦琴线状谱有如下特点:A.与对阴极材料无关,有相仿结构,形成谱线系;B.与对阴极材料无关,无相仿结构,形成谱线系;C.与对阴极材料有关,无相仿结构,形成谱线系;D.与对阴极材料有关,有相仿结构,形成谱线系.2.简答题1简述康普顿散射实验原理、装置、过程和结果分析,如何用该实验来测定普朗克常数2简述X 射线连续谱的特点、产生机制. 什么是轫致辐射3简述X 射线标识谱的特点、产生机制. 写出K 线系的莫塞莱定律.3.计算题教材习题6-2、6-2、6-3、6-5、6-6第七章 原子核物理概论一、学习要点1.原子核的基本性质 1质量数A和电荷数Z;2核由A个核子组成,其中Z个质子p 和N=A-Z个中子n ; 3原子核的大小:R=r 0A 1/3 , r 0≈ ~⨯10-15 m ,ρ=1014 t/m 3═常数 5核磁矩:I p I P m e g2=μ, 核磁子B p m e μβ183612≈= 6原子核的结合能、平均结合能、平均结合能曲线E = Zm p +A -Z m n -M N c 2=ZM H +A -Z m n -M A c 2, 1uc 2= ,AEE = 2.核的放射性衰变: 1α、β、γ射线的性质2指数衰变规律:t e N N λ-=0 ,te m m λ-=0 ,λ2ln =T ,λτ1=放射性强度:000,N A e A A tλλ==-5.核反应1历史上几个著名核反应 2守恒定律3核反应能及核反应阈能及其计算 4核反应截面和核反应机制 5核反应类型6重核裂变裂变方程、裂变能、裂变理论、链式反应 7轻核裂变聚变能、热核聚变的条件、类型等第七章自测题1.选择题1可以基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 2原子核的大小同原子的大小相比,其R 核/R 原的数量级应为: A .105 .103 C3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:=r 0A 1/3 B. R =r 0A 2/3 C. R =3034r π =334A π6氘核每个核子的平均结合能为,氦核每个核子的平均结合能为 MeV .有两个氘核结合成一个氦核时A.放出能量 MeV;B.吸收能量 MeV;C.放出能量 MeV;D.吸收能量 MeV ,7由A 个核子组成的原子核的结合能为2mc E ∆=∆,其中m ∆指个质子和A-Z 个中子的静止质量之差; 个核子的运动质量和核运动质量之差; C. A 个核子的运动质量和核静止质量之差; D. A 个核子的静止质量和核静止质量之差9原子核的平均结合能随A 的变化呈现出下列规律A.中等核最大,一般在~ MeV ;B.随A 的增加逐渐增加,最大值约为 MeV ;C. 中等核最大,一般在 MeV ;D.以中等核最大,轻核次之,重核最小. 10已知中子和氢原子的质量分别为和,则12C 的结合能为 A.17.6 MeV ; MeV ; MeV ; MeV .11放射性原子核衰变的基本规律是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.12已知某放射性核素的半衰期为2年,经8年衰变掉的核数目是尚存的 倍; 倍; 倍; 倍.131克铀23892U 在1秒内发射出⨯104个α粒子,其半衰期为A.3.4⨯1019秒;B. ⨯1017秒;C. ⨯1017秒;D. ⨯10-18秒.14钍23490Th 的半衰期近似为25天,如果将24克Th 贮藏150天,则钍的数量将存留多少克; ; ; .21已知核2H 、3H 、4He 的比结合能分别为、、,则核反应2H+3H 、→4He+n 的反应能为A.3.13MeVB. D .–22235U 核吸收一个热中子之后,经裂变而形成13954Xe 和9438Sr 核,还产生另外什么粒子A.两个中子;B.一个氘核;C.一个氘核和一个质子;D.三个中子. 24一个235U 吸收一个慢中子后,发生的裂变过程中放出的能量为; B. 100MeV ; C .200MeV ; 核力的力程数量级以米为单位A .10-15; B. 10-18;; D. 10-13.26下述哪一个说法是不正确的A.核力具有饱和性;B.核力与电荷有关;C.核力是短程力;D.核力是交换力.2.简答题1解释下列概念:核电四极矩、核力及其性质、核衰变能、核反应能、裂变能、聚变能、链式反应、核反应截面、热核反应、核反应阈能、K俘获、俄歇电子、内转换、. 内转换电子.2何谓衰变常数、半衰期、平均寿命、放射性强度放射性核素的衰变规律如何3原子核的平均结合能曲线有何特点3.计算题教材7-1、7-2、7-3、7-81算出73Lip, 42He的反应能.已知:11H :, 42He:, 73Li:.2如果开始时放射性物质中含有1克234U,则经过两万年,还有多少未衰变的234U那时它的放射性强度是多少234U的半衰期为×105年2000首都师大314C的半衰期为5500年,写出14C的衰变方程. 如果生物体死后就再没有14C进入体内,现在测得一棵死树的14C放射性强度为活树的1/3,试估算该树已死了多少年1998中科院原子物理复习题1、由氢原子里德伯常数计算氢原子光谱巴尔末系莱曼系中波长最长和最短的谱线波长;2、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;3、已知Li 原子的第一激发电势为,基态的电离电势为,试求Li 原子光谱主线系最长波长和辅线系系限波长的值;1240hc nm eV =⋅4、已知Li 原子光谱主线系最长波长为,辅线系系限波长为, 试求Li 原子的第一激发电势和基态的电离电势;5、试求原子态2P 3/2状态下的的轨道角动量和磁矩、自旋角动量和磁矩和总角动量和磁矩;6、写出下列原子的基态的电子组态和原子态: 11Na,12Mg, 13Al;7、在斯特恩-盖拉赫实验中,极不均匀的横向磁场梯度为 1.0/zB T cm z∂=∂,磁极的纵向长度d=10cm, 磁极中心到屏的长度D=30cm 如图所示, 使用的原子束是处于基态32P 的氧原子,或加热炉温度原子的动能k E =2210-⨯eV;试问在屏上应该看到几个条纹 相邻条纹边沿成分间距是多少 410.578810B eV T μ--=⨯⋅8、在施特恩-盖拉赫实验中,基态的氢原子21/2S 从温度为400K 的加热炉中射出,在屏上接收到两条氢束线,间距为;若把氢原子换成氯原子基态为23/2P ,其它实验条件不变,在屏上可以接收到几条氯束线其相邻两束的间距为多少9、氦原子基态的电子组态是1s1s,若其中有一个电子被激发到3s 态;从形成的激发态向低能态跃迁有几种光谱跃迁 要求写出与跃迁有关的电子组态及在L-S 耦合下各电子组态形成的原子态;并画出相应的能级跃迁图;10、铍原子基态的电子组态是2s2s,若其中有一个电子被激发到3s 态;从形成的激发态向低能态跃迁有几种光谱跃迁 要求写出与跃迁有关的电子组态及在L-S 耦合下各电子组态形成的原子态;并画出相应的能级跃迁图;。
原子物理学复习资料讲解
原子物理学总复习指导名词解释:光谱,氢原子线系,类氢离子,电离电势,激发电势,原子空间取向量子化,原子实极化,轨道贯穿,有效电荷数,电子自旋,磁矩,旋磁比,拉莫尔进动,拉莫尔频率,朗德g因子,电子态,原子态,塞曼效应,电子组态,LS耦合,jj 耦合,泡利原理,同科电子,元素周期表,壳层,原子基态,洪特定则,朗德间隔定则数据记忆:电子电量,质量,普朗克常量,玻尔半径,氢原子基态能量,里德堡常量,hc,?c,玻尔磁子,拉莫尔进动频率著名实验的内容、现象及解释:a粒子散射实验,夫兰克一赫兹实验,施特恩一盖拉赫实验,碱金属光谱的精细结构,塞曼效应,反常塞曼效应,康普顿效应理论解释:(汤姆逊原子模型的不合理性),卢瑟福核式模型的建立、意义及不足,玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足,元素周期表计算公式:氢原子光谱线系,玻尔理论能级公式、波数公式,角动量表达式及量子数取值(I,S, j ),LS耦合原子态,朗德间隔定则,g因子,塞曼效应,原子基态谱线跃迁图:氢原子谱线跃迁、类氢原子谱线跃迁,碱金属原子能级跃,精细结构,塞曼效应;电子态及组态、原子态表示,选择定则,1. 同位素:一些元素在元素周期表中处于同一地位,有相同原子序数,这些元素别称为同位素。
2. 类氢离子:原子核外只有一个电子的离子,这类离子与氢原子类似,叫类氢离子3. 电离电势:把电子在电场中加速,如使它与原子碰撞刚足以使原子电离,则加速时跨过的电势差称为电离电势。
4. 激发电势:将初速很小的自由电子通过电场加速后与处于基态的某种原子进行碰撞,当电场电压升到一定值时,发生非弹性碰撞,加速电子的动能转变成原子内部的运动能量,使原子从基态激发到第一激发态,电场这一定值的电压称为该种原子的第一激发电5. 原子空间取向量子化:在磁场或电场中原子的电子轨道只能取一定的几个方向,不能任意取向,一般的说,在磁场或电场中,原子的角动量的取向也是量子化的。
6. 原子实极化:当价电子在它外边运动时,好像是处在一个单位正电荷的库伦场中,当 由于价电子的电场的作用,原子实中带正电的原子核和带负电的电子的中心会发生微小 的相对位移,于是负电的中心不再在原子核上,形成一个电偶极子,这就是原子实的极 化。
原子物理复习总结
原子物理学总复习总结一、原子物理学发展中重大事件1.1897年汤姆孙通过阴极射线管实验发现电子,从而打破了原子不可分的神话,并提出关于原子结构的“葡萄干面包”模型。
2.1900年普朗克提出能量量子化假说,解释黑体辐射问题。
3.1905年爱因斯坦提出光量子假说,并用以解释光电效应。
4.1910年密立根采用“油滴实验”方法精确地测定了电子的电荷,并发现电荷是量子化的。
5.1908年卢瑟福的学生盖革-马斯顿在 粒子散射实验中发现大角度散射现象,1911年卢瑟福基于此实验提出原子的核式结构模型,从而否认了汤姆孙的模型。
但是这种核式结构模型不能解释原子的稳定性、同一性和再生性。
6.1913年波尔为了解释氢原子光谱提出氢原子理论模型,提出三个基本假设:定态理论、能级跃迁条件和轨道量子化条件,可以解释氢原子和类氢原子的光谱。
7.1914年为了验证波尔的能级理论,弗兰克-赫兹实验用电子轰击汞原子,证明了能级的存在,即原子内部定态的能量是量子化的。
8.1916年索末菲将波尔的圆形轨道推广为椭圆轨道理论,并引入相对论修正.9.1921年施特恩-盖拉赫提出一个能直接显示原子轨道角动量空间量子化的实验方案,用银原子束通过不均匀磁场,原子磁矩在不均匀磁场中受磁力,力的大小和方向与原子磁矩空间取向有关。
10.1925年乌伦贝克和古兹密特提出电子自旋假设,电子自旋的引入可以解释碱金属双线结构、赛曼效应和施特恩-盖拉赫实验。
11.1925年泡利提出泡利不相容原理。
提出了多电子原子中电子的排列规则问题。
此定理对费米子系统成立,但是对于玻色子系统不成立。
二、 基本物理规律、定理和公式1.库仑散射公式:,22θctg a b = 为库仑散射因子其中Ee Z Z a 02214πε≡,为散射角参数,为瞄准距离,或者碰撞θb 2.卢瑟福公式:微分散射截面:2sin 16')()(42θθσθσa Nntd dN d d C =Ω=Ω=物理意义:α粒子散射到θ方向单位立体角内每个原子的有效散射截面.3.原子核大小的估计(即入射粒子与原子核的最小距离):a r =min4.光电效应:221m mv h +=φν 其中00λνφc h h ==为金属的结合能(脱出功),0ν和0λ分别为金属的红限频率和波长,2021m mv eV =,0V 为遏制电压。
原子物理复习提纲
一.名词解释1.散射:一个运动粒子受到另一个粒子的作用而改变原来运动方向的现象2.激发电势:电子加速与原子碰撞时,原子吸收电子能量从基态跃迁到激发态,电子所需要的电势(第一激发电势是电子从基态转移到最近的那个轨道上)3.电离电势:把电子在电场中加速,如使它与原子碰撞,则足以使原子电离,那么加速时跨过的电势差为电离电势。
4.量子化通则:对一切微观粒子的广义动量与广义位移的乘积在一个周期内的积分等于普朗克常量的整数倍。
5.空间取向量子化:在磁场或电场中原子的电子轨道在空间只能取一定的几个方向,不能任意取向,一般的说,在磁场或电场中,原子角动量在空间的取向也是量子化的。
6.原子的实极化:原子核及除了价电子以外的内层电子称为原子实。
价电子和原子实相互作用,使正负电荷中心偏离,形成电偶极子7.轨道贯穿:在主量子数n较大,角量子数L较小的情况下,价电子绕核作椭圆轨道运动且轨道偏扁。
在轨道靠近原子核时,轨道有可能进入原子实内部。
8.有效电荷数: 由于原子实极化和轨道贯穿的影响,价电子实际感受到的原子实对其产生的引力作用的正电荷数目称为有效电荷数。
9.LS耦合:对多电子体系,电子相互之间作用比较强时,电子各自的自旋运动合成一个总的自旋运动,各自的轨道角动量合成一个轨道总角动量,然后轨道总角动量再和自旋总角动量合成总角动量,因最后是S和L合成J,故称其为L-S耦合。
10.Jj耦合:对多电子体系,电子相互之间作用比较弱时,电子的自旋角动量和轨道角动量要先合成各自的总角动量,然后各电子的总角动量又合成原子的总角动量这种耦合方式成为j-j耦合。
11.顺磁共振:若在原子所在的稳定磁场区域中又迭加一个同稳定磁场垂直的交变磁场,产生的电磁波频率为ν,当电磁波的能量与两邻近能级间距相等,即:hν =时,部分处于低能级中的原子吸收电磁波的能量跃迁到高能级。
12.能级:与轨道对应的能量只能有分隔的数值13.类氢离子:类氢离子是原子核外边只有一个电子的原子体系,但原子核带有大于一个单元的正电荷。
原子物理学复习总结提纲
原子物理学复习总结提纲I.引言
A.原子物理学概述
B.原子结构的发现历程
II.原子结构
A.原子的基本组成
B.原子的大小和质量
C.原子核的结构
1.质子和中子
2.原子核的稳定性和不稳定性
D.原子壳层结构
1.电子的概念和特性
2.原子层能级
3.壳层填充规则
III.原子光谱
A.光的性质和特性
B.原子光谱的产生机制
C.原子发射光谱
1.电子激发
2.原子的激发态和基态
3.能级跃迁和发射光谱
D.原子吸收光谱
1.光的吸收和衰减
2.能级跃迁和吸收光谱IV.原子核物理学
A.原子核的性质和特性
B.原子核的稳定性和放射性
1.放射性的概念和分类
2.放射性衰变的过程和特征
C.核反应和核能
1.核反应的概念和条件
2.核能及其应用
V.原子物理学的应用
A.核技术与核工程
1.核裂变与核聚变
2.核电站和核燃料循环
B.医学影像学和放射治疗
1.X射线和CT扫描
2.放射治疗的原理和应用
C.等离子体物理学
1.等离子体的概念和性质
2.等离子体的应用和研究VI.总结
A.原子物理学的重要性和意义
B.原子物理学的发展前景
C.总结复习要点。
原子物理学总复习大纲
原子物理学总复习大纲第一章 原子模型 纲要1.原子的大小和质量原子的线度r 约在10-10米数量级.原子的质量使用原子质量单位u,1u 为1个碳原子12C 质量的1/12,1u=1.6605402×10-27千克.2.卢瑟福核式结构几种结构模型:汤姆逊枣糕模型(西瓜模型)、长冈半太郎土星模型、卢瑟福核式结构模型。
卢瑟福核式结构模型:原子是由原子核和核外电子组成的,原子核带正电荷Ze ,几乎集中了原子的全部质量,核外电子在核的库存仑场中绕核运动.与实验结果符合最好。
原子核的线度r 为10-14~10-15米的数量级.3.α粒子散射理论(验证模型的理论) 偏转角与瞄准距离的关系:22θcot a b = 或 ctg θ/2=4πεоMv ²/(2Ze ²)b卢瑟福散射公式: 原子核半径大小的估算公式:)2(12θcsc +=a r m或 )21(1241220θπεsi n +=Mv Ze r m 第二章玻尔模型 纲 要1.里德伯(J.R.Rydberg)方程:(1)氢、类氢离子的里德伯方程的波数表示形式⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=≡22111n m R H λν~ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=≡22111n m R Z A λν~ (2)里德伯方程的光谱项表示形式ν~=T (m)-T (n),(3)氢、类氢离子里德伯方程的能量表示形式 []2211n m hcR Z c h h A -==λν 2n Rhc Z E n -= eV Rhc 613.=2. 里德伯公式对应的轨道跃迁、能级跃迁两种形象表示21)441()(422210θπεθσsin E e Z Z c =3.其他一些相关量 (1)氢、类氢原子的里德伯常量M m R R A +=∞11(2)能级间跃迁两能级能量差E 和波长、波数的关系E n m K e V 241.=λ nmKeV E 2411.~==λν(3)氢原子、类氢原子轨道半径公式 n a r n 1= a 1=0.053nm(4)氢原子电子速度公式n c V n α= α=1/1374.一些相关思想(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:E =h ν:普朗克常量h 的物理意义是:h 是能量量子化的量度,即能量分立性的量度。
原子物理总复习-2
n l 1
3、能量状态:
E nl
Z Rhc
2
*2
n Rhc 2 (n l )
Rhc n
*2
Ens Enp End Enf En
跃迁选择定则 碱金属光谱的解释
二.考虑精细结构 主线系双线、锐线系双线、漫线系三线、基线系三线
1.运动状态 电子绕原子实作椭圆轨道运动 +电子自旋运动
1 hc / mv 2 2 h h p mv
1 hc / m0 v 2 2
h h p m0 v
2.4 基于德布罗意假设得出的公式 用条件是: A.自由电子,非相对论近似; B.一切实物粒子,相对论近似; C.被电场束缚的电子,相对论结果; D.带电的任何自由粒子,非相对论近似。
8.如果对碱金属原子仅考虑轨道运动,其状态应该用哪几个 量子数完整的描述? A.n,l B.n,l,j C.n,l,ml D.n,l,ms 9.把3Li++电离成3Li+++,需多少电子伏的能量? A.40.7 B.196 C.5.39 D.122 10.碱金属原子能级的双重结构是由于下列哪一项产生的? 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 11.产生钠的两条黄谱线的跃迁是: A.3P1/2 → 3S1/2, 3P3/2 → 3S1/2, B. 4S1/2,→ 3P1/2 4S1/2, →2P3/2 C.4D3/2 → 3P1/2 4D3/2 →3P3/2 D.4D5/2 → 2P1/2 4D3/2 → 2P3/2
l 0, 2,, , 1)— 角量子数 1, 3 ( n 表示这些状态) (用s、p、d、f、
(3)角动量在空间取向的量子化 电子“轨道”角动量L在 z 方向(外磁场方向)的分量:
2023高考总复习讲义—— 原子物理
专题十五原子物理一、黑体辐射与能量子(了解)1.一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,叫热辐射。
热辐射:一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关。
物体在室温时,热辐射的主要成分是波长较长的电磁波,不能引起人的视觉。
当温度升高时,热辐射中较短波长的成分越来越强。
常温下我们看到的物体的颜色就是反射光所致。
一些物体在光线照射下看起来比较黑,那是因为它吸收电磁波的能力较强,而反射电磁波的能力较弱。
2.黑体:某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体叫黑体。
3.黑体辐射的实验规律①一般材料的物体,辐射的电磁波除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关.②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关.a.随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加.b.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.4.★★★普朗克能量子:带电微粒辐射或者吸收能量时,只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍.即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的.这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子.能量子的大小:ε=hν,其中ν是电磁波的频率,h称为普朗克常量.爱因斯坦光子说:空间传播的光本身就是一份一份的,每一份能量子叫做一个光子.光子的能量为ε=hν。
二、光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率.(2) 光电流的强度与入射光的强度成正比.(3)光照射到金属表面时,光电子的发射几乎是瞬时的.(4) 光子的最大初动能与入射光的强度无关,随入射光的频率增大而增大. 理解:(1)光照强度(单色光) 光子数 光电子数 饱和光电流 (2)光子频率ν 光子能量 ε=hν爱因斯坦光电效应方程(密立根验证) E k =hν-W 0 遏制电压 U c e=E k 【例1】光电效应实验中,下列表述正确的是( )A .光照时间越长光电流越大B .入射光足够强就可以有光电流C .遏止电压与入射光的频率有关D .入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析】 各种金属都存在着极限频率,低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应;发生光电效应时,光电流的强度与入射光的强度成正比;遏止电压随入射光的频率增大而增大,故CD 选项正确.【例2】某种金属逸出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图1-13所示,其中ν0为极限频率.从图中可以确定的是________.(填选项前的字母)A .逸出功与ν有关B .E km 与入射光强度成正比C .当ν<ν0时,会逸出光电子D .图中直线的斜率与普朗克常量有关【解析】 由爱因斯坦光电方程E k =hν-W 和W =hν0(W 为金属的逸出功)可得,E k =hν-hW 00=νhν0,可见图象的斜率表示普朗克常量,D正确;只有ν≥ν0时才会发生光电效应,C错;金属的逸出功只和金属的极限频率有关,与入射光的频率无关,A错;最大初动能取决于入射光的频率,而与入射光的强度无关,B错.【例3】在光电效应实验中,某金属的截止频率相应的波长为λ0,该金属的逸出功为________.若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做实验,则其遏止电压为________.已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.【答案】h cλ0hce·λ0-λλ0λ【解析】截止频率即刚好发生光电效应的频率,此时光电子的最大初动能为零,由爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0和c=λ0ν得:W0=h cλ0.若用波长为λ的单色光做实验,光电子的最大初动能E k=hν-W0=h cλ-hcλ0,设其截止电压为U,则eU=E k,解得:U=hce·λ0-λλ0λ.三、光的波粒二象性与物质波光电效应是指物体在光的照射下发射出电子的现象,发射出的电子称为光电子。
原子物理学总复习指导
原子物理学总复习指导
一、名词解释:同位素,类氢离子,电离电势,激发电势,量子化通则,原子
空间取向量子化,对应原理,有效量子数,原子实极化,轨道贯穿,有效
电荷数,电子自旋,电子态,原子态,电子组态,LS耦合,jj耦合,泡利原理,原子的磁距,塞曼效应;
二、数据记忆:玻尔半径,氢原子基态能量,里德堡常数;
三、著名实验的内容、物理意义及解释:α粒子散射实验,夫兰克—赫兹实验,
史特恩—盖拉赫实验,碱金属光谱的精细结构,塞曼效应;
四、理论解释:汤姆逊原子模型的不合理性,卢瑟福核式模型的建立,玻尔氢
原子光谱理论的建立,激光原理;碱金属原子与氢原子能级和光谱异同;
五、计算公式:氢原子光谱线系,玻尔理论能级公式、波数公式,索末菲椭圆
轨道半长轴、半短轴公式及量子数的取值,量子力学的角动量表达式及量
子数取值(l,s,j,m),LS耦合,jj耦合,朗德间隔定则,g因子,Mg 计算;
六、谱线跃迁图:精细结构,塞曼效应;电子态及组态、原子态表示,选择定
则;
七、计算题:以布置习题为主,对计算方法熟练掌握。
能级,光谱,谱线系。
八、能力发挥(占总分10%以内):如玻尔速度,为何要计算g因子,量子力
学知识,元素周期表知识,莫塞莱定律如何推导等。
考题类型及分值:名词解释20分,5个;填空和选择题共20分,10个;简答题25分,5个;计算题35分,3个。
(发挥题10分以内,另计)。
高考原子物理学复习指要
高考原子物理学复习指要
原子物理学是物理学中极其重要的一门学科,学习掌握它的知识点对学习物理学有着重要价值,高考复习时也应该给它足够重视。
下面就为大家总结原子物理学的复习指要,希望对广大即将参加高考的考生有所帮助:
首先,需要大家了解原子物理学中基本概念和普通概念,如元素的定义、元素周期表、原子尺度及层次结构,电子配置及稳定性等。
此外,对量子物理学的掌握也很重要,其中包括量子数的概念、哈密顿量及其重要性质、积分及其物理意义等。
其次,要掌握原子物理学中相关实验,如量子力学实验、衰变实验及其机制,原子散射实验及其机制等。
此外,还需要掌握原子物理学中相关理论,如夸克理论、薛定谔方程的几何解释,微粒质子的关系及它们的模型等。
最后,考生还需要不断学习练习,将所学习的知识点反复搭配练习,并根据题目、答案的特点进行模拟解答,以便掌握原子物理学的概念,做到考试中能熟练应用。
针对原子物理学这门学科,考生要在复习时执行上述指引,总结主要知识点,不断思考所学,名师点拨,结合练习,才能在考试中取得良好成绩。
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=1+
������ ������ + 1 − ������ ������ + 1 + ������(������ + 1) 2������(������ + 1)
������ = ������,������ − 1, ⋯ , − ������ 四、 理论解释 1. 2. 汤姆逊原子模型的不合理性: 卢瑟福核式模型的建立: 卢瑟福检验了在他学生的实验中反射回来的确是α 粒子后,又仔细地测量 了反射回来的α 粒子的总数。测量表明,在他们的实验条件下,每入射约八千 个α 粒子就有一个α 粒子被反射回来。用汤姆逊的实心带电球原子模型和带电
������ ������ + 1
ℎ 1 = ������ ∗ ℏ,(s = ) 2������ 2
������ ������ + 1
ℎ = ������ ∗ ℏ,������ = ������ + ������或������ − ������ 2������
两个电子的轨道角动量: ������������1,2 = 总的轨道角动量: ������������ = 总角动量: ������������ = ������ ������ + 1 ℎ = ������∗ℏ,(J = L + ������,L + ������ − 1, ⋯ , L − ������ ) 2������ ������ ������ + 1 ℎ = ������∗ ℏ,(L = ������1 + ������2 ,������1 + ������2 − 1, ⋯ , ������1 − ������2 ) 2������ ������1,2 ������1,2 + 1 ℎ = ������1,2 ∗ ℏ 2������
1
1
− ������ 2 ,������ = 4,5,6, ⋯
1 42 1 52
布喇开系������ = ������������ 普丰特系������ = ������������
− ������ 2 ,������ = 5,6,7, ⋯ − ������ 2 ,������ = 6,7,8, ⋯
ℎ������������ ������ 2 1
1
2.
玻尔理论能级公式:������ = −ℎ������������ = − 波数公式:������ = ������������
1 ������ 2 1
,������ = ������1
������ 2 ������
3.
− ������ 2 ,������ = 1,2,3, ⋯ ;
重数
SJ
������ ������ + 1
ℎ = ������∗ ℏ,(J = ������1 + ������2 ,������1 + ������2 − 1, ⋯ , ������1 − ������2 ) 2������
原子态表示: ������1 ������2 8.
������
朗德间隔定则:在一个多重能级的结构中,能级的二相邻间隔有关的二 J 值中 较大那一值成正比。P155 g 因子:g = 1 +
对每一个������,������ = ������ + 1,������ + 2,������ + 3, ⋯ 类氢离子:������ = ������ 2 ������������
1
2 ������ 1
− ����ห้องสมุดไป่ตู้� 2
2
1
4.
索末菲椭圆轨道半长轴、半短轴公式及量子数的取值:P53 ������ = ������2 ������1 ������1 ,������ = ������������������ ,������1 = 0.529 166 × 10−10 ������ ������ ������
2 2 2 ������ ������ −������������ +������ ������ 2 2 ������ ������
9. 六、
=1+
������ ������ +1 −������ ������ +1 +������(������ +1) 2������ (������ +1)
谱线跃迁图 1. 精细结构:原子中电子自旋-轨道相互作用引起的原子能级的多重分裂结构。 P124,P140 塞曼效应:指原子的光谱线在外磁场的作用下出现分裂的现象。P184 电子态及组态: 单电子原子态表示:重数=2s+1;l 顺序:S,P,D,F;j=l+1/2 和 l-1/2。 选择定则: 单电子辐射跃迁的选择定则:Δ������ = ±1,Δ������ = 0, ± 1。P134 辐射跃迁的普用选择定则:P164
4 ������
= 1.096 775 8 × 107 ������−1 ,B = 3 645.6 埃
著名实验的内容、物理意义及解释 1. 2. 3. 4. α 粒子散射实验:验证了原子的核式结构。P9 夫兰克—赫兹实验:证明了原子能级的存在。P42 史特恩—盖拉赫实验:说明了原子在磁场中的取向是量子化的。P57 碱金属光谱的精细结构:P124 塞曼效应:指原子的光谱线在外磁场的作用下出现分裂的现象。P176 g= 1+
ℎ ,������ = ������ + ������或������ − ������ 2������
20. 塞曼效应:指原子的光谱线在外磁场的作用下出现分裂的现象。 二、 数据记忆 玻尔半径:������1 = 0.529 166 × 10−10 ������ 氢原子基态能量: ������ = −ℎ������������ = − ℎ������������ = −2.179 915 272 × 10−18 = −13.605 961 83������������ ������2
原子物理学总复习指导
崔爽 一、 名词解释 1. 2. 3. 同位素:具有相同原子序数而不同中子数的一组核素。 类氢离子:核外只有一个电子的离子。 电离电势:把电子在电场中加速,如使它与原子碰撞刚足以使原子电离,则加 速时跨过的电势差称为电离电势。 激发电势:将原子从基态(较低能级)激发到一个能量较高的能级所对应的电 场电势。 量子化通则: ������������������ = ������ℎ,������ = 1,2,3, ⋯ 原子空间取向量子化: 在磁场或电场中的原子的角动量的取向是量子化的。 ml=l, l-1,l-2,„,0,„,-l。 对应原理: 有效量子数:实验中测得的量子数,与理论量子数相差△n 原子实极化:原子实带正电的原子核和带负电的电子的中心发生微小的相对位 移,形成电偶极子。
粒子的散射理论只能解释α 粒子的小角散射,但对大角度散射无法解释。多次 散射可以得到大角度的散射,但计算结果表明,多次散射的几率极其微小,和 上述八千个α 粒子就有一个反射回来的观察结果相差太远。 汤姆逊原子模型不能解释α 粒子散射,卢瑟福经过仔细的计算和比较,发 现只有假设正电荷都集中在一个很小的区域内,α 粒子穿过单个原子时,才有 可能发生大角度的散射。也就是说,原子的正电荷必须集中在原子中心的一个 很小的核内。 在这个假设的基础上, 卢瑟福进一步计算了α 散射时的一些规律, 并且作了一些推论。这些推论很快就被盖革和马斯登的一系列漂亮的实验所证 实。 卢瑟福提出的原子模型像一个太阳系,带正电的原子核像太阳,带负电的 电子像绕着太阳转的行星。在这个“太阳系” ,支配它们之间的作用力是电磁相 互作用力。他解释说,原子中带正电的物质集中在一个很小的核心上,而且原 子质量的绝大部分也集中在这个很小的核心上。当α 粒子正对着原子核心射来 时,就有可能被反弹回去。这就圆满地解释了α 粒子的大角度散射。 3. 4. 5. 五、 玻尔氢原子光谱理论的建立: 激光原理:P68 碱金属与氢原子能级和光谱的比较:
ℎ = 6.626 20 × 10−34 ������ ∙ ������,1������������ = 1.602 176 53 × 10−19 ������,������ = 2.997 925 × 108 ������/������,������ = 1.097 373 1 × 107 ������−1 里德堡常数:������������ = 三、
4.
5. 6.
7. 8. 9.
10. 轨道贯穿:对于那些偏心率很大(l 很小,如 s,p)的轨道,接近原子实的那部 分还可能穿入原子实发生轨道贯穿。 11. 有效电荷数:有效电荷数是指当电子处在穿过原子实的轨道时,原子实所表现 的电荷数发生变化时体现出来的实际电荷数。例如锂原子核的电荷数是 3,原 子实有 2 个电子,对外起作用时,原子实的有效电荷数 Z*是 3-2=1.当价电子处 于进入原子实的一部分轨道时,原子实的有效电荷数 Z*便会>1,而当价电子处 于原子实外的那一部分轨道时,Z*仍然是 1,所以平均的有效电荷数 Z*>1. 12. 电子自旋: 电子的基本性质之一。 电子内禀运动或电子内禀运动量子数的简称, 并且有与电子自旋相联系的自旋磁矩。由此可以解释原子光谱的精细结构及反 常塞曼效应。 13. 电子态: 14. 电子组态:原子内电子壳层排布的标示。 15. 原子态:指电子在核外运动的波函数满足定态薛定谔方程,即呈不随时间变化 的稳定的状态。 16. LS 耦合: 由给定电子组态确定多个价电子原子的能量状态的一种近似方法。 LS 耦合常适用于确定较轻元素原子的较低受激态和基态。对于重元素原子的受激 态和轻元素原子的高受激态,则适用另一种称为 jj 耦合的近似方法。 17. jj 耦合:由给定电子组态确定多个价电子原子的能量状态的一种近似方法。 jj