原子物理解答

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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。

《原子物理学》第一章习题解答

第一章习题解答1-1 速度为v 的非相对论α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：α粒子的最大偏离角为104- rad 。

证：α粒子在实验系及在质心系下的关系有：ααc c v v v +=由此可得：⎩⎨⎧+=+=c c c L c c c L v v v v v v θθθθααααcos cos cos cos ①由②解得：uC CL +=θθθcos sin tan 其中u=αc c v v ②()c e v m m v m +=αα0 0v m m m v ec +=∴αα③∵ ce c c e v v v v v -=-=ααα，与坐标系的选择无关∴ce c v v v -=α0 ④又 ∵ 0=+ce e v m v m αα∴0v m m v ece α-= 代入④式，可得：0v m m m v e ec αα+=由此可以得到：ec m m v v αα=代入②式中，可以得到： rad m m m m ec ec L 410cos sin tan -≈≤+=ααθθθ 证毕。

1-2 (1)动能为5.00Mev 的α粒子被金核以90°散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多大？（2）如果金箔厚1.0µm ，则上述入射α粒子束以大于90°散射（称为背散射）的粒子数是全部入射例子的百分之几？解：（１）由库仑散射公式可得:b =2a cot 2θ=21E e Z Z 02214πεcot 2θ=21⨯E Z Z 21⨯24πεe cot 4π =21⨯5792⨯⨯1.44⨯1=22.752 fm（2）在大于90°的情况下，相对粒子数为:⎰N dN '＝nt(E Z Z 421⨯24πεe )2⎰Ω2sin4θd =t N M A A ρ(E Z Z 421⨯024πεe )2θθθπππd ⎰242sinsin 2=9.4⨯105-1-3 试问：4.5Mev 的α粒子与金核对心碰撞的最小距离是多少？若把金核改为7Li 核，则结果如何？解：α粒子与金核对心碰撞时金核可看作静止，由此可得到最小距离为：r m =a=E e Z Z 02214πε=E Z Z 21⨯24πεe =1.44⨯105-⨯5792⨯≈50.56 fmα粒子与7Li 核对心碰撞时，我们可以在质心系下考虑，此时α粒子与金核相对于质心的和动量为零，质心系能量为各粒子相对于质心的动能之和，因此有：221v E C μ=＝mr e Z Z 02214πε＋０＝L Li Li E m m m +α其中L E ＝21mv 2为入射粒子实验室动能，由此可以得到m r =024πεe LE Z Z 21Li Lim m m +α＝3.02 fm1-4 （1）假定金核的半径为7.0fm 试问：入射质子需要多少能量，才能在对头碰撞时刚好到达金核的表面？（2）若金核改为铝核，使质子在对头碰撞时刚好到达铝核表面，那么，入射质子的能量应为多少？设铝核半径为4.0fm. 解：仍然在质心系下考虑粒子的运动，由１-３题可知：ＥC ＝mr e Z Z 02214πε(1)对金核可视为静止，实验系动能与质心系动能相等，由此得到Ｅ＝16.25Mev(2)对铝核，Ｅ＝1.44⨯Al Al p m m m +⨯413=4.85Mev1-5 动能为1.0Mev 的窄质子束垂直地射在质量厚度为1.5mg/cm 2的金箔上，计数器纪录以60°角散射的质子，计数器圆形输入孔的面积为1.5cm ²，离金箔散射区的距离为10cm ，输入孔对着且垂直于射到它上面的质子。

原子物理物理面试提问简答题问题和答案

第一章卢瑟福模型1. 19世界经典物理学出现哪些无法解决的矛盾答案：一个是迈克尔逊—莫雷实验测定的光速不变,这与以太说矛盾；二是黑体辐射实验不能用能量均分原理来解释. 光电效应、原子的光谱固体在低温下的比热原子的稳定性问题2. 为什么卢瑟福散射理论只适用于大角度散射？答案：小角度意味着大的碰撞参数，此时，一般来说，核外电子的作用就不能忽略。

在b 到达原子大小时，由于原子呈中性，库仑散射就根本不会发生。

因此，在小角度时，不考虑核外电子屏蔽效应的卢瑟福公式不再正确因为卢瑟福散射理论是在一次散射的假设下进行的，α粒子通过金属箔，经过了很多原子核附近，实际上是进行的多次散射，观察到的大角散射实际是一次大角散射与多次小角散射共同作用的，多次小角散射每个方向的概率相等，故可以抵消，因此大角散射是小角散射可以不计，一次散射理论成立。

但是观察到的小角是多次小角散射的共同作用的，哪一个小角也不能忽略，所以一次散射理论失效，也即卢瑟福散射只适用于大角散射。

第二章波尔模型1. 什么是玻尔半径？2110024 5.2910e a me m c πεα-==≈⨯ 答案：尔半径是以氢原子为模型提出的,因为外层只有一个电子,玻尔半径就定义为从原子核到外面那个电子可以运行的轨道的距离。

氢原子核外电子基态轨道的半径就是波尔半径是53pm(10负12次方米)波尔半径是氢原子中电子的最小轨道半径2. 玻尔的氢原子理论（玻尔理论有那些假设？）答案：1.定态假设：电子在原子核库仑引力作用下，按经典力学规律，沿圆形轨道运动，且不向外辐射电磁波，因而原子处于稳定状态或定态，其能量或能级保持不变。

2.频率假设：当原子从能量为某值定态跃迁到能量为另一值的定态时，就要吸收或放出一个光子。

这个假设很好的解释了原子光谱问题。

3.轨道角动量量子化假设：电子绕核运动的角动量，必须是普朗克常量的整数倍。

这个假设用于判定哪些轨道是允许的。

3. 玻尔的对应原理思想是什么？答案：每种非经典理论，在高能量和小能量变化的极限下必定得出经典理论。

原子物理习题解答

) =13.6 ev∗
= 12.75 ev
光子的能量为 12.75 ev，依据E2 = p2 c 2 + E0 2 考虑到光子的静止能量为 0，对应的动量为 E 2 − E0 2 = c2 E2 E 12.75 ev = = m c = 光子 c2 c c
p=
因为 m光子 c = M原子 V反冲 V反冲 = = m光子 c M原子
E=ℎ + �� 2
�� 2
��
1
⇒ �� = 0.29 ��
By
ghrui
3
1.2
动能 T=0.87 Mev 的质子轰击静止的汞核，当散
��
射角�� =
时，求它们之间的最小距离和瞄准距离。
=
=12.4 KeV∙ c −1
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14
2.9 下列各粒子限制在限度 L 的一维盒中，请利用海森伯不确定关系式估计它们具有的最小动能：（1）电子限制在 L=1Å的盒子中；（2）电子限制在 L=10 fm（原子核尺寸）的盒子中， 1 fm=��−�� ；（3）中子（静止能量为 940MeV）限制在 L=10 fm 的盒子中；（ 4 ）质量为 L=��−�� 的盒子中；
解：透入距离
1 k2
= =
ℏ 2m(v 0 −E) 6.63 ∗10 −34
2.3.14 ∗ 2∗9.1∗10 −31 ∗4∗1.6∗10 −19
=0.097 Å
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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。

原子物理物理面试提问简答题问题和答案

原⼦物理物理⾯试提问简答题问题和答案第⼀章卢瑟福模型1. 19世界经典物理学出现哪些⽆法解决的⽭盾答案：⼀个是迈克尔逊—莫雷实验测定的光速不变,这与以太说⽭盾；⼆是⿊体辐射实验不能⽤能量均分原理来解释. 光电效应、原⼦的光谱固体在低温下的⽐热原⼦的稳定性问题2. 为什么卢瑟福散射理论只适⽤于⼤⾓度散射？答案：⼩⾓度意味着⼤的碰撞参数，此时，⼀般来说，核外电⼦的作⽤就不能忽略。

在b 到达原⼦⼤⼩时，由于原⼦呈中性，库仑散射就根本不会发⽣。

因此，在⼩⾓度时，不考虑核外电⼦屏蔽效应的卢瑟福公式不再正确因为卢瑟福散射理论是在⼀次散射的假设下进⾏的，α粒⼦通过⾦属箔，经过了很多原⼦核附近，实际上是进⾏的多次散射，观察到的⼤⾓散射实际是⼀次⼤⾓散射与多次⼩⾓散射共同作⽤的，多次⼩⾓散射每个⽅向的概率相等，故可以抵消，因此⼤⾓散射是⼩⾓散射可以不计，⼀次散射理论成⽴。

但是观察到的⼩⾓是多次⼩⾓散射的共同作⽤的，哪⼀个⼩⾓也不能忽略，所以⼀次散射理论失效，也即卢瑟福散射只适⽤于⼤⾓散射。

第⼆章波尔模型1. 什么是玻尔半径？2110024 5.2910e a me m c πεα-==≈?h h 答案：尔半径是以氢原⼦为模型提出的,因为外层只有⼀个电⼦,玻尔半径就定义为从原⼦核到外⾯那个电⼦可以运⾏的轨道的距离。

氢原⼦核外电⼦基态轨道的半径就是波尔半径是53pm(10负12次⽅⽶)波尔半径是氢原⼦中电⼦的最⼩轨道半径2. 玻尔的氢原⼦理论（玻尔理论有那些假设？）答案：1.定态假设：电⼦在原⼦核库仑引⼒作⽤下，按经典⼒学规律，沿圆形轨道运动，且不向外辐射电磁波，因⽽原⼦处于稳定状态或定态，其能量或能级保持不变。

2.频率假设：当原⼦从能量为某值定态跃迁到能量为另⼀值的定态时，就要吸收或放出⼀个光⼦。

这个假设很好的解释了原⼦光谱问题。

3.轨道⾓动量量⼦化假设：电⼦绕核运动的⾓动量，必须是普朗克常量的整数倍。

这个假设⽤于判定哪些轨道是允许的。

《原子物理学》部分习题解答(杨福家)

Bz dD z m v
gJ
2
z g J B
氢原子基态氯原子基态
2
3 2 3
S1/ 2 P3 / 2

1 S ( S 1) L ( L 1) 2 2 J ( J 1)
两束
四束
2
gJ
1 S ( S 1) L ( L 1) 4 2 2 J ( J 1) 3
pc
E k ( E k 2m0c ) E k
2
所以
E k m in p m in c 6 2 M eV
4－2 解：原子态
2
D3/2
1 2 , J 3 2
可得
gJ 3 2
L 2, S
mJ
1 2
,
3 2
1 S ( S 1) L ( L 1) 4 2 J ( J 1) 5
Ek Ek
3.1keV 0.0094keV
3－3 解：
Ek m0 c 0.511MeV
2
若按非相对论处理
Ek 1 2 m0 v ，有
2
1 2
m0 v m0 c
2
2
v 2c
显然不合理，需要用相对论来处理。
E Ek m0 c 2m0c
2 2
又E mc m0 c
有磁场
m mg
1 2
3
S
1
0
1
0
2
g 2
h 0
3
P0
0
0
m 2 g 2 m1 g 1
2
0
2
相邻谱线的频率差
c

原子物理学详解答案(褚圣麟)

第一章原子的基本状况若卢瑟福散射用的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150 所对应的对准距离b 多大解：依据卢瑟福散射公式：ctg24Mv2K2b40 b22 Ze获得：Ze219 2 150bZe ctg 2(479(1.60 10 ) ctg 23.9710 15米40 K8.85 10 12) (7.68106 10 19)式中 K21 Mv2 是粒子的功能。

已知散射角为的粒子与散射核的最短距离为r m (12 Ze2 (11) 4)2sin，Mv2试问上题粒子与散射的金原子核之间的最短距离r m 多大2解：将题中各量代入r m 的表达式，得：rmin( 1 )2 Ze2 (11 )4Mvsin29 10 94 79 (1.60 10 19 )2 (1 1 ) 3.02 10 14米7.68 10 6 1.60 10 19 sin 75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假如用相同能量的氘核（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）取代质子，其与金箔原子核的最小距离多大解：当入射粒子与靶查对心碰撞时，散射角为180 。

当入射粒子的动能所有转变为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。

依据上边的剖析可得：1Mv 2K pZe 2，故有： r minZe 24Kp24 0 rmin910 979 (1.60 10 19 ) 21.1410 13米1061.601019由上式看出： r min 与入射粒子的质量没关，所以当用相同能量质量和相同电量获得核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为1.14 10 13 米。

钋放射的一种粒子的速度为 1.597 107米 / 秒，正面垂直入射于厚度为10 7米、密度为 1.93210 4公斤 / 米3的金箔。

中科院原子物理学习题答案

问题六：什么是原子核衰变？
答案：原子核衰变是指原子核自发地转变为另一个核的过程。原子核衰变可以分为α衰变、β衰变和γ衰变。α衰变是指原子核放出一个α粒子（由两个质子和两个中子组成）；β衰变是指原子核放出一个β粒子（电子或正电子）；γ衰变是指原子核放出γ射线（高能光子）。原子核衰变是放射性衰变的基础。
中科院原子物理学习题答案
中科院原子物理学习题答案
原子物理是物理学的一个重要分支，研究原子和原子核的性质、结构和相互作用。在中科院原子物理学习中，学生们经常会遇到一些难题，下面将给出一些常见问题的答案，希望能帮助到大家。
问题一：什么是原子？
答案：原子是物质的基本单位，由原子核和围绕核旋转的电子组成。原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。电子带负电荷，数量与质子相等，使得原子整体电荷为零。原子的大小约为10^-10米。
问题七：什么是原子核裂变？
答案：原子核裂变是指重核（如铀、钚等）被中子轰击后分裂成两个或更多的轻核的过程。原子核裂变是一种放出大量能量的反应，被广泛应用于核能产生和核武器。原子核裂变的副产物还包括中子，这些中子可以继续引发更多的裂变反应。
以上是中科院原子物理学习题的一些答案，希望对大家的学习有所帮助。原子物理是一门深奥而有趣的学科，通过学习和研究原子的性质和相互作用，我们可以更好地理解物质的本质和宇宙的奥秘。
问题二：原子核中的质子和中子分别具有什么性质？
答案：质子和中子都是由夸克组成的。质子带正电荷，质量约为1.67×10^-27千克；中子不带电荷，质量约为1.67×10^-27千克。质子和中子都具有自旋和同位旋，自旋是粒子的内禀角动量，同位旋是同位素的标志。
问题三：原子பைடு நூலகம்能级结构是什么？
答案：原子的能级结构是指原子中电子的能级分布。根据量子力学的理论，电子在原子中的能量是离散的，只能取特定的值。这些特定值被称为能级，每个能级可以容纳一定数量的电子。电子在能级之间跃迁时会吸收或放出特定频率的光子，产生光谱。

原子物理选择题解答

《原子物理》选择题(1-1) 1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(1-2) 2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(2-1) 3 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/R √D.1/R 和4/R(2-2) 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(2-3) 5 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.1 √B.6C.4D.3(2-4) 6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.(2-5) 7 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(3-1) 按照德布罗意物质波假设,任何运动的实物粒子都具有波动性,但在通常条件下,宏观粒子的波动性不易显示出来,这是由于:A 振幅太小B 频率太低 √C 波长太短D 速度小于光速(3-2) 光子的波长与电子的波长都为5.0 ⨯10-10 m ，问光子的动能与电子的动能之比是多少？A. 1;B. 4.12 ⨯102;C. 8.5 ⨯10-6;D. 2.3 ⨯104 (3-3) 在氢原子中电子处于玻尔第二轨道的德布罗意波长是A. λ=p/h √B. λ=4πa 1C. λ =8πa 1D. λ= /mv(3-4) 不确定关系是微观物质的客观规律，它来源于A.在微观范围轨道概念不适用； √B.实物粒子具有二象性；C.对微观体系，目前实验精度不够；D.实验上发现能级有一定宽度。

原子物理期末试题及答案

原子物理期末试题及答案本文为原子物理期末试题及答案，按照试题题目和答案的特点，采用以下格式进行书写：一、选择题1. 原子核中所包含的质子数和中子数之和被称为：A. 原子序数B. 质量数C. 原子量D. 原子核数答案：B2. 下列元素中，属于同位素的是：A. 氢、氦B. 氧、氮C. 氧、锂D. 锂、氘答案：D二、填空题1. 氢气的原子核中有1个质子和____个中子。

答：0或1（氢的同位素中存在一个中子的，即氘）2. 质子总数为7，中子总数为8的原子核的质量数为____。

答：15三、分析题1. 描述原子核结构的模型有哪些？请简要比较它们的异同点。

答：原子核结构的模型有汤姆逊模型、卢瑟福模型和玻尔模型。

比较它们的异同点如下：- 汤姆逊模型认为原子核是一个带正电的均匀球体，质子和电子混合分布于其中。

卢瑟福模型和玻尔模型则认为原子核是一个紧凑且带正电的体积，质子集中分布于其中。

- 卢瑟福模型提出了散射实验，通过对α粒子的散射观察，得出了核的直径较小且有正电荷的结论。

玻尔模型在此基础上提出了电子绕核定址和能级的概念。

- 汤姆逊模型没有给出精确的原子核结构，而卢瑟福模型和玻尔模型则通过实验和理论推导，提出了具体的原子核结构图像。

四、简答题1. 什么是原子核的裂变和聚变？它们有什么不同之处？答：原子核的裂变指的是重原子核分裂成两个中等质量的原子核，同时释放大量的能量。

裂变通常发生在重元素核反应中，如铀核反应。

原子核的聚变指的是两个或更多轻原子核合并成一个更重的原子核，同样也会释放能量。

聚变通常发生在太阳和恒星中。

它们的不同之处如下：- 裂变是重原子核分裂，聚变是轻原子核合并。

- 裂变释放的能量较大，聚变释放的能量更大。

- 裂变更容易实现，但聚变需要更高的温度和压力条件才能发生。

- 从能源利用角度来看，裂变是当前的核能利用主要形式，而聚变则是理想的未来能源。

五、论述题请根据自己所学和理解，回答以下问题：1. 原子核的稳定性是如何保证的？请详细解释。

原子物理解答

一：激光原理受激辐射、粒子数反转。

产生激光的条件：实现粒子数反转。

激光的特性：良好的相干性、良好的单色性、良好的方向性、极高的亮度。

三个基本物理因素：激活物质（工作物质）、激励电源、光学谐振腔。

二：实验1：夫兰克—赫兹实验夫兰克—赫兹实验的物理意义：为原子的量子化能级的存在给出了直接的实验验证。

要理解几个概念：基态、激发态、第一激发电势、电离、电离电势、第一电离电势。

2史特恩—盖拉赫实验证实了电子有自旋。

: 三：碱金属原子量不仅与主量子数n有关，还与角量子数l 有关。

⑵⑵与氢原子能级公式相比较，由于，碱金属能级比相应的氢原子能级要低。

⑶随着l 的增大， ⊿x 迅速变小，与n 差别变小，所以n 相同l 不同的几个能级，l 越大，与氢原子能级差别越小四：碱金属原子光谱精细结构主线系、第二辅线系：双线结构; 第一辅线系、柏格曼线系：三线结构从光谱的精细结构规律特点推断得到碱金属原子定态能级的结构特征： ⑴ S 能级（l=0）是单层的，所有其他能级都是双层的。

⑵ 对同一l 值，双层能级的间隔随主量子数n 增加而渐减 ⑶ 对同一n 值，双层能级的间隔随角量子数l 增加而渐减电子有自旋运动。

电子轨道运动产生的磁场与自旋磁矩。

相互作用是碱金属原子光谱产生精细结构的原因。

五：自旋磁矩与轨道运动产生的磁场相互作用引起的能量修正项是： ⑵ 从能级双层结构知道，电子自旋空间取向只有与电子轨道运动产生的磁场方向平行和反平行两种。

六：练习题1.当2p→2s 跃迁时，发射的锂的共振线的波长为6708A °，p 项的量子亏损∆p =0.04，试根据这些数据计算⑴ 共振电势和电离电势。

⑵ 以此共振线为起始线的线系限的波长。

2. 铯蒸汽光谱的第二辅线系主线由波长为14695A °和13588A°两条线组成，试求这一线系的其余双线间的间隔，以波数表示3. 用光谱项的精细结构公式，计算氢原子中电子轨道运动和自旋相互作用，以及相对论修正的能量的最大值。

原子物理简答题

原子物理简答题
当涉及原子物理的简答题时，以下问题可能是常见的，我将为您提供简洁的答案：
1.什么是原子？
原子是构成化学元素的最小单位，由质子、中子和电子组成。

质子和中子位于原子核中心，电子围绕核中运动。

2.原子核的组成是什么？
原子核由质子和中子组成。

质子带有正电荷，中子是中性的。

它们一起构成了原子核的大部分质量。

3.电子的作用是什么？
电子带有负电荷，围绕原子核运动，并参与化学反应。

它们决定了原子的化学性质，根据电子的排布，原子将与其他原子形成化学键。

4.量子力学对原子理解有何贡献？
量子力学是解释原子和分子行为的物理学理论。

它提供了描述微观世界的框架，包括原子的波粒二象性、能级结构和电子轨道等。

5.原子的结构是如何描述的？
原子结构描述由原子核和围绕核运动的电子组成。

它还涉及能级、轨道和电子的云模型，用于解释电子在原子内部的位置和能量状态。

6.原子核的稳定性受什么因素影响？
原子核的稳定性受质子和中子的比例影响。

稳定的原子核通常具有适当的质子和中子比例。

若比例不当，会导致核衰变，释放放射性。

7.原子光谱是什么？
原子光谱是原子发出或吸收的特定波长的光。

通过分析这些光谱线，可以确定元素的存在、组成和能级结构。

8.原子能级和电子轨道有何不同？
原子能级是描述电子可能存在的特定能量状态，而电子轨道则是描述电子可能出现的空间区域，用于描述电子可能存在的位置。

这些问题涵盖了原子物理的一些基本概念，有助于理解原子结构和原子性质的基本知识。

原子物理学课后答案全

原子物理学课后答案全原子物理学课后答案全原子物理学习题解答刘富义第一章原子的基本状况1.1若卢瑟福散射用的?粒子是放射性物质镭c放射的，其动能为'求解：将1.1题中各量代入rm的表达式，得：rmin7.68?106电子伏特。

000散射物质是原子序数z?79的金箔。

试问散射角??150所对应的对准距离b多小？解：根据卢瑟福散射公式：2ze21()(1)240mvsin219479(1.601019)21910(1)6197.68?10?1.60?10sin75ctg获得：240kmv2b40b1.3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222zeze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电荷而质量就是质子的两倍，就是氢的一种同位素的原子核）替代质子，其与金箔原子核的最小距离多大？3.02?10?14米ze2ctg?79?(1.60?1019)2ctg150180?。

当入射粒子的动解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为?1522b3.97?10?126?194??0k?(4??8.85?10)?(7.68?10?10)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。

米2式中k??12mv是?粒子的功能。

根据上面的分析可以得：1.2已知散射角为?的?粒子与散射核的最短距离为1ze22mv?kp?，故存有：24??0rminrm2ze21?()(1?)，何况上题?粒子与2?4??0mvsin21rminze2?4??0kp9散射的金原子核之间的最短距离rm多大？79?(1.60?10?19)2?13?9?10??1.14?10米6?1910?1.60?101原子物理学习题解答刘富义由上式窥见：rmin与入射光粒子的质量毫无关系，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1.14?10?13米。

1.4钋放射治疗的一种?粒子的速度为1.597?107米/秒，负面横向入射光于厚度为10?7米、密度为1.932?104公斤/米3的金箔。

原子物理简答题

1、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，这是什么原因引起的? 答：粒子散射的理论值是在“一次散射”的假定下得出的，而粒子通过金属箔，经过多个原子核附近，实际上经过多次散射。

至于实际观察到的较小的角，那是多次小角散射合成的结果。

既然都是小角散射，哪个也不能忽略，一次散射的理论就不适用了，所以，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。

2、请写出玻尔关于氢原子理论的三个基本假设答：（1）核式模型+定态假设：电子绕原子核作圆周运动时，只能处在一些分立的稳定轨道上（定态轨道），而且具有稳定的能量，不产生辐射；（2）频率条件：电子可以在不同定态轨道之间跃迁，会以电磁辐射形式吸收或发射能量； n m h E E υ=- (0.1)（3）角动量量子化：电子的轨道角动量满足量子化条件：mvr n =(0.2)3、量子化概念的大意答：经典物理学中，对体系物理量变化的最小值没有限制，他们可以任意连续变化，但在量子力学中，物理量只能以不确定的大小一份一份的进行变化，具体有多大要随体系所处的状态而定。

这种物理量只能采取某些分离值的特征叫做量子化。

变化的最小份额称为量子。

4、弗兰克—赫兹实验证明了什么？答：从弗兰克—赫兹实验可以看到，原子被激发到不同状态时，吸收一定数量的能量，这些数值不是连续的，足见原子的内部能量是量子化的，也就是说确实证实了原子能级的存在。

5、简单解释光电效应答：：光电效应是光照射某些金属时能从表面释放出电子的效应。

产生的电子称为光电子，由光电子形成的电流叫光电流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该种金属的逸出功。

6、戴维逊—革末实验证明了电子具有什么性质？答：戴维逊—革末实验证明了电子具有波动性，进一步证明了一切实物粒子都具有波动性。

//h p h mv λ== (0.3)7、德布罗意假设是什么？动量p 的实物粒子的波长等于多少？波长为λ的光子，动量等于多少？答：光在某些情况下具有波动性，另一些情况下具有微粒性，则实物粒子也具有波动性。

高考物理如何解答常见的原子物理题目

高考物理如何解答常见的原子物理题目原子物理是高考物理中的重要考点，涉及到原子结构、原子核、放射性等内容。

解答原子物理题目需要一定的基础知识和解题技巧，下面将介绍一些常见的原子物理题目的解答方法。

一、原子结构题目1. 问题描述：一个原子的电子结构为1s²2s²2p⁶3s²3p³，求该原子的电子数、质子数和中子数。

解答方法：根据原子的电子结构，可以得知该原子的电子数为2+2+6+2+3=15，质子数与电子数相等，因此为15，中子数等于该原子的质量数减去质子数。

答案即为15个电子，15个质子和质量数减去质子数的中子数。

2. 问题描述：一个原子的电子结构为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶，求该原子的电子亲和能、第一电离能和原子的价层数。

解答方法：电子亲和能表示一个自由电子被加到一个原子中时，原子向该电子释放能量的大小。

而第一电离能表示从一个原子中将一个电子移除的能量。

根据原子的电子结构可以看出最外层的电子属于4s轨道，因此，该原子的电子亲和能为正，第一电离能较小。

原子的价层数为最外层电子所在的主量子数，即为4。

二、原子核题目1. 问题描述：一个原子核的质子数为14，中子数为14，写出该原子核的核记号。

解答方法：原子核的核记号表示了一个原子的质子数和中子数。

质子数为14，中子数为14，因此该原子核的核记号为14⁶⁰Ni。

2. 问题描述：一个原子核的质量数为42，中子数为24，写出该原子核的核记号并判断该原子核的放射性。

解答方法：质量数为42，中子数为24，因此该原子核的核记号为²⁴²⁴²0Ti。

根据原子核的放射性规律，如果原子核的质子数和中子数都为偶数，则该原子核是稳定的，不具有放射性。

三、放射性题目1. 问题描述：某放射性核素的半衰期为5天，初始时含有80个放射性原子核，经过多少天后，剩余的放射性原子核数为20个？解答方法：半衰期是指在该时间段内，放射性核素的数量减少到原来的一半。

原子核物理习题答案

原子核物理习题答案原子核物理习题答案原子核物理是现代物理学的重要分支之一，研究原子核的结构、性质以及与其他粒子的相互作用。

在学习原子核物理的过程中，习题是非常重要的一环。

通过解答习题，可以检验自己对所学知识的掌握程度，加深对理论的理解，并培养解决问题的能力。

下面，我将为大家提供一些常见的原子核物理习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 问题：一个原子核中有20个质子和30个中子，它的质量数是多少？答案：原子核的质量数等于质子数加上中子数。

根据题目中的信息，这个原子核的质量数为20 + 30 = 50。

2. 问题：一个原子核的质子数为40，中子数为50，它的电荷数是多少？答案：原子核的电荷数等于质子数。

根据题目中的信息，这个原子核的电荷数为40。

3. 问题：一个原子核的质子数为82，中子数为126，它的质量数和电荷数分别是多少？答案：原子核的质量数等于质子数加上中子数，电荷数等于质子数。

根据题目中的信息，这个原子核的质量数为82 + 126 = 208，电荷数为82。

4. 问题：一个原子核中有40个质子和60个中子，它的质量数和电荷数分别是多少？答案：原子核的质量数等于质子数加上中子数，电荷数等于质子数。

根据题目中的信息，这个原子核的质量数为40 + 60 = 100，电荷数为40。

5. 问题：一个原子核的质量数为238，电荷数为92，它的中子数是多少？答案：原子核的质量数等于质子数加上中子数，电荷数等于质子数。

根据题目中的信息，这个原子核的中子数可以通过质量数减去质子数得到，即238 - 92 = 146。

通过以上习题的解答，我们可以看到，原子核物理中的一些基本概念是相互关联的。

质量数等于质子数加上中子数，电荷数等于质子数。

在解答习题的过程中，我们需要灵活运用这些概念，根据已知条件进行计算。

除了以上的习题，原子核物理还涉及到其他一些重要的内容，如核衰变、核反应等。

通过解答相关的习题，我们可以更好地理解这些概念，并掌握它们的应用。

《原子物理》(褚圣麟)习题解答

1
3
=RH [
4.试估算一次电离的氦离子 He 、二次电离的锂离子 Li

的第一玻尔轨道半径、电离电
势、第一激发电势和赖曼系第一条谱线波长分别与氢原子的上述物理量之比值。解： He 、 Li

都是类氢粒子，由玻尔理论可列表如下：
r1 ( A)
H 0.529 0.265 0.176
0
V (V )
4 0 h 2 v2 e2 m 0.529 10 10 （m），其中 a1 2 2 a1 4 0 a1 4 me
由此求得电子的线速度： v 2.18核转动的频率： f
v 6.56 1015 ( s 1 ) 。 2a1
电子的加速度： a
v2 8.98 10 22 (ms 2 ) 。 a1
2. 试用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。
第 4 页
~ =RH 〔解：∵
1 1 ~ =RH 。∴ U hcR H 13.6(V ) 2 〕,电离情况对应于 n=∞，即 2 1 n e 3 RH , 4
4 2 me 4 2n 当 n 1 时， n cR 2 2 = n n 4 0 2 n 3 h 3
第 7 页
9. Li 原子序数 Z=3,其光谱的主线系可用下式表示：
~=
R R 2 (1 0.5951) (n 0.0401) 2
+++ + ++
已知 Li 原子电离成 Li 离子需要 203.44ev 的功。问如果把 Li 离子电离成 Li 离子，需要多少 ev 的功？解：第一步，由已知公式求出 Li Li 所需的功：

原子核物理常见题型及解答

高三年级物理学案使用时间：第周第课时总课时制作人：仪忠凯班级姓名评价组长签字：励志笃学求古今智慧厚德敦行做中华栋梁原子核物理常见题型及解答1.正确理解光电效应规律【例1】现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的11-n 。

A.1200B.2000C.2200D.24 00解：画出示意图，分步计算，不难得出结论①400个，②400个，③400个，④200个，⑤200个，⑥200个，⑦400个，共2200个。

【例2】如图，当电键S 断开时，用光子能量为2.5eV 的一束光照射阴极K ，发现电流表读数不为零。

合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V 时，电流表读数为零。

由此可知阴极材料的逸出功为A.1.9eVB.0.6eVC.2.5eVD.3.1eV 解：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达阳极，根据动能定理，光电子的最大初动能刚好为0.6eV 。

由E k = h ν-W 可知W =1.9 eV 。

选A 。

2.氢原子跃迁及光谱线的计算实际上公式hv =E 初-E 终只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况，而对于光子与原子作用使原子电离或实物粒子与原子作用而使原子激发的情况(如高速电子流打击任何固体表面产生伦琴射线，就不受此条件的限制。

这是因为原子一旦电离，原子结构就被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。

实物粒子与原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，都有可能使原子受激发而向高能级跃迁，但原子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子发生跃迁的两个能级间的能量差。

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