原子物理学作业习题1

原子物理学习题

第一章 原子的核式结构

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⨯10-12

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.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．简答题：

（1）简述卢瑟福原子有核模型的要点.

（2）简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么？

（3）什么是微分散射截面？简述其物理意义.

（4）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?

（5）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?

（6）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?

（7）在散射物质比较厚时,能否应用卢瑟福公式?为什么?

（8）普朗光量子假说的基本内容是什么?与经典物理有何矛盾?

（9）为什么说爱因斯坦的光量子假设是普朗克的能量子假设的发展.

（10）何谓绝对黑体?下述各物体是否是绝对黑体?

(a)不辐射可见光的物体;

(b)不辐射任何光线的物体;

(c)不能反射可见光的物体;(d)不能反射任何光线的物体;

(e)开有小孔空腔.

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 .

（4）动能为5.0MeV 的α粒子被金核散射，试问当瞄准距离分别为1fm 和10fm 时，散射角各为多大？

（5）假设金核半径为7.0fm ，试问：入设质子需要多大能量，才能在对头碰撞时刚好到达金核表面？

（6）在α粒子散射实验中，如果用银箔代替金箔，二者厚度相同，那么在同样的偏转方向，同样的角度间隔内，散射的α粒子数将减小为原来的几分之几？银的密度为10.6公斤／分米3，原子量为108；金的密度为19.3公斤／分米3,原子量197。

（7）能量为3.5MeV 的细α粒子束，射到单位面积质量为1.05×10-2kg ／m 2的银箔上，如题图所示。α粒子与银箔表面成60º角，在离α入射线成θ＝20º的方向上，离银箔散射区距离L

＝0。12米处放一窗口面积为6.0×10-5m 2的计数器。测得散射进此窗口的α粒子是全部入射α粒

子的百分之29，若已知银原子量为107.9，试求银的核电核数Z 。

第二章 玻尔氢原子理论

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-1

B .n(n-1)/2

C .n(n+1)/2

D .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/9

B.R 和R/4

C.4/R 和9/R

D.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

计数器 窗口

银箔

L 200

600 α