原子物理学试卷

皖西学院近代物理期末考试试卷

(共100分)

姓名:_________ 学号:_________ 成绩:_________一．选择题(共10题, 共有28分 )

1.氢原子分别处于32D3/2 , 32P3/2和 32P1/2状态,这些状态对应的能级是否相同(不考虑兰姆位移)?

A. 都不同;

B. 32P3/2和32P1/2相同;

C. 都相同;

D. 32D3/2和32P3/2相同。

2.通过测量β衰变的β粒子能谱，可得出正确的结论：

A. 为连续谱，但最大值不确定，故与核具有能级相矛盾；

B. 为连续谱，有确定的最大值，故与核具有能级相矛盾；

C. 为连续谱，有确定的最大值，但仍可确定核能级；

D. 为连续谱，没有确定的最大值，故仍可确定核能级。

3.由壳层结构理论和洪德定则可知，氯原子（Z=17）基态时的原子态应是：

A. 2P1/2；

B. 2P3/2；

C. 4P1/2；

D. 4P3/2。

4.电子填充外层原子轨道时，先填4s轨道后填3d轨道，是由于：

A. 内层电子对4s电子的屏蔽作用不如对3d电子的屏蔽作用强；

B. 3d电子的自旋-自旋作用比4s电子的强；

C. 两电子间的自旋轨道作用使4s能级低于3d能级;

D. 3d电子与核的库仑作用比4s电子的更强。

5.LS耦合中关于J的选择定则为，其中的原因是由于：

A. 宇称守恒；

B. 轨道角动量守恒；

C. 泡利原理限制；

D. 总角动量守恒。

6.在LS耦合下，两个等价p电子能形成的原子态是：

A. 1D，3D；

B. 1P，1D，3P，3D；

C. 1D，3P，1S；

D. 1D，3D，1P，3P，1S，3S。

7.在观测顺磁共振的实验装置中，所使用的交变电磁场的波长处于：

A. 0.3 — 300 范围内；

B. 0.4 — 0.7m范围内；

C. 300 — 0.3mm范围内；

D. 0.03 — 0.4m范围内。

8.已知氢原子中的电子在n= 1的轨道上运动形成的电流约为1毫安。则单电子在n = 3的轨道上绕Li核(Z= 3)旋转时，电子所形成的电流约等于：

A. 0.3毫安;

B. 1毫安;

C. 3毫安;

D. 9毫安。

9.朗德因子g的应用范围是 :

A. 弱外磁场中的正、反常塞曼效应；

B. 弱外磁场中的正常塞曼效应;

C. 对弱、强外磁场均成立, 但取值不同;

D. 弱外磁场中的正常塞曼效应和帕邢-巴克效应。

10.碱金属原子的光谱项为：

A. T = R/n2 ;

B. T = Z2R/n2 ;

C. T = R/n* ;

D. T = Z*2R/n2。

二．填空题(共8题, 共有28分 )

1.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。

2.32P3/222S1/2与32P1/222S1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第

___条谱线的双线。

3.氦原子的能级有两套，一套是重的，一套是重的，从而产生的

光谱应有套。历史上曾认为有两种氦，对应于前者的称氦，对应于

后者的称氦。

4.若n = 30的里德伯原子的辐射寿命为510-6秒，则n = 300时的辐射寿

命大约为__________秒。

5.1895年在用阴极射线管做实验时，发现了一种能使荧光物质发荧

光的射线，他进一步研究还发现该射线具有——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————和——————————————————————————————————的性质。

6.一原子质量单位定义为原子质量的。

7.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。

8.穆斯堡尔进行实验时，把射线发射体和放在环境中，从

而观察到显著的射线共振现象。

三．计算题(共4题, 共有44分 )

1.在斯特恩－盖拉赫实验中，极不均匀

的横向磁场梯度为，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3P2的氧原子，原子的动能

E k=20 meV, 试求屏上线束边缘成分之间的距离。

2.在尺度为L的一维无限深方势阱中, 试证明: (1) 若粒子处在第二激发态上, 在x=0到x=L/3之间找到粒子的概率为1/3; (2) 若粒子在量子数为n的态上, 在x=0和x=L/n之间找到粒子的概率是1/n。已知阱中。

3.对于208Pb（Z=82）的介子原子（=273，带有-e电荷）。(1) 按玻尔理论计算头两个玻尔轨道半径；(2) 按玻尔理论计算共振线光子的能量；

(3) 在以上的计算中你把铅核视为点电荷，实际上核电荷是分布在一个有限大小的体积中的，据认为208Pb的半径是7.1fm,考虑到这一因素(2)中的结果将如何变化?(变大,变小还是不变?)为什么? ( (1)、(2)结果只需两位有效数字)。

4.早期的元素周期表是按原子量的大小排列的。钾（A＝39.1)排在氩(A=39.9)的前面。镍(A=58.7)排在钴(A=58.9)的前面。莫塞莱发现线波长的规律后，纠正了它们的排列次序。试根据这些元素的线波长，：

0.419nm ；：0.374nm ；：0.179nm和：0.166nm，求出它们的原子序数。