2000级原子物理学期末试题

原子物理学试题（A 卷）

适用于2000级本科物理教育专业

（2002—2003学年度第一学期）

一、选择题（每小题3分，共30分）

1．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

2．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.13.6

B.12.09

C.10.2

D.3.4

3．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

4．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 1

C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2

D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 1

5．原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为：

A ．

B μ315； B. 0； C. B μ25； D. B μ2

15- 6．氖原子的电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为：

Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３Ｐ０ .

7．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。

8．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。

9．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 e

10．既参与强相互作用，又参与电磁相互作用和弱相互作用的粒子只有：

A.强子;

B.重子和规范粒子;

C.介子和轻子;

D.介子和规范粒子

二、填空题（每题4分，共20分）

1．原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中α粒子的____________________。

2．夫—赫实验的结果表明___________________________________。

3．如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值为___________。

4．85

36Kr 样品的原子核数N 0在18年中衰变到原来数目的1/3, 再过18年后幸存的原子核数为_________。

5．碳原子基态的电子组态和原子态分别是________________________。

三、（10分）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。

四、（15分）①已知：35.1=∆s ,86.0=∆p ,01.0=∆d ,求钠原子的电离电势.

②若不考虑精细结构，则钠原子自D 3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？若考虑精细结构，则如何？

五、（10分）解释Cd 的6438埃的红光(1D 2→1P 1) 在外磁场中的正常塞曼效应，并画出相应的能级图。

六、（8分）氦原子有两个价电子,基态电子组态为1s1s 若其中一个电子被激发到2p 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.

七、（7分）用α粒子轰击147N 原子核，生成178O 原子核。试计算核反应能和阈能。已知：11

H ：1.007825u, 42He ：4.002603u, 147N ：14.003074u ，178O ：16.999133。

原子物理学试题（A 卷）标准答案和评分标准

一、选择题（每小题3分，共30分）

CBACBCCCDA

二、填空题（每题4分，共20分）

1．大角散射

2．原子能量量子化

3．2/3

4．N 0/9

5．1s 22s 22p 2 3P 0

三、（10分）玻尔假设：定态假设、频率条件、轨道角动量量子化假设 5分 氢原子基态的能量242

01241 e m E e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=πε 5分 四、（15分）①已知：35.1=∆s ,86.0=∆p ,01.0=∆d ,钠原子的电离电势

()V 14.532≈∆-=e

Rhc U s 5分 ②若不考虑精细结构，则钠原子自D 3态向低能级跃迁时跃迁选择定则1,±∆＝l 可发出3

条谱线，其中主线系一条：P S 33~-=ν；锐线系一条：S P 43~-=ν；漫线系一条：D P 33~-=ν

，能级跃迁图如下。 5分 考虑精细结构，则钠原子自D 3态向低能级跃迁时可发出7条谱线。 5分

依据跃迁选择定则10,j 1,±=∆±∆＝l ，能级跃迁图如下。

不考虑精细结构五、（10分）单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单

位B 6.4612=∆≈⎪⎭⎫ ⎝⎛∆λ

λλ ，则得0A 39.0=∆λ （5分） 和0

000A 6438.39A 6437A 6437.6＝，＝，＝＋－λλλ

能级跃迁图为 （ 5分）

六、（8分）氦原子有两个价电子,基态电子组态为1s1s 若其中一个电子被激发到2p 态,由此形成的激发态向低能级跃迁时有3种可能的光谱跃迁。

依据跃迁选择定则10,J 1,,0±=∆±∆=∆＝L S 能级跃迁图如下。 5分

七、（7分）用α粒子轰击147N 原子核，生成178O 原子核。147N +42He → p + 178O 已知：11H ：1.007825u, 42He ：4.002603u, 147N ：14.003074u ，178O ：16.999133。

核反应能 4分

()()[]()MeV

18.1001281.0 006958.18005677.1822

2-≈-=-=+-+=c c c M M M M Q O H N α 核反应阈能MeV 53.114

41418.1≈+≈+-=N N M M M Q

E α阈 3分

1S 0 1S O