原子物理学 杨福家 总结
原子物理学_答案_杨福家_高教第四版
第一章 原子的位形1-1)解：α粒子与电子碰撞，能量守恒，动量守恒，故有：⎪⎩⎪⎨⎧+'='+=ee v m v M v M v M mv Mv 222212121⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧='-='-⇒222e e v M m v v v M m v vev m p=∆e p =m p =m v ∴∆∆，其大小： (1) 222(')(')(')e m v v v v v v v M-≈+-=近似认为：(');'pM v v v v ∆≈-≈(WHY)22e m v v v M∴⋅∆=有 212e p p Mmv ⋅∆=亦即： (2)(1)2/(2)得22422210e e m v m p Mmv M-∆===p 亦即：()ptg rad pθθ∆≈=-4～10 总结：从结论出发，倒推1-2) 解：①22a b ctg Eθπε=228e ；库仑散射因子：a=4)2)(4(420202E Z e E Ze a πεπε==22279()() 1.44()45.545e Z a fmMev fm E Mev πε⨯===记住常数 当901θθ=︒=时，ctg2122.752b a f m∴==特例 亦即：1522.7510b m -=⨯② 解：金的原子量为197A =；密度：731.8910/g m ρ=⨯依公式，λ射α粒子被散射到θ方向，d Ω立体角的内的几率：nt d a dP 2sin16)(42θθΩ=需记公式 (1)式中，n 为原子核数密度，()AA m n n N ρ∴=⋅= 即：AV n Aρ=Na 怎么得到 (2)由（1）式得：在90º→180 º范围内找到α粒子得几率为：)(θP 18022490a nt 2sin ()164sin 2d a nt πθθπρθθ︒︒=⋅=⎰将所有数据代入得)(θP 5()9.410ρθ-=⨯这就是α粒子被散射到大于90º范围的粒子数占全部粒子数得百分比。
著名核物理学家杨福家一流不在速度高等教育须戒浮躁范文文稿
著名核物理学家杨福家：一流不在速度高等教育须戒浮躁中国的大学为什么难以培养出杰出的人才？我们和世界一流大学的差距究竟在哪里？“关键反映在学生的水平上。
一流大学一定是将育人放在第一位的，育人第一、学业第二。
”在接受《中国科学报》记者采访时，中国科学院院士、复旦大学原校长杨福家如是说。
近日，杨福家应重庆市科协之邀，参加“2019年科学道德和学风建设宣讲教育报告会”，并接受了媒体专访。
这位著名的核物理学家2019年起担任世界知名高等学府——英国诺丁汉大学第6任校长。
帮学生发现“火种”长期以来，中国的大学招生一直将学生分为一本、二本、三本。
对此，杨福家认为这会人为地造成学生自卑，违背教育规律，不利于育人。
因为，“同学的差异不在分数，而在头脑中的火种不一样，而发现火种不容易，有一个过程”。
什么是火种？杨福家举了这样一个例子：一个家庭有两个女儿，妹妹考进了全国有名的医学院，家里都引以为荣。
姐姐只考了个专科，被家人看不起，但她酷爱园林设计并坚持梦想。
一个偶然机会，姐姐的丈夫出国访学，她去陪读学起了服装设计。
酷爱园林设计，怎么学了服装设计？自信且有独到见解的她说：“都是设计呀！只不过一个是在地上画图，一个在面料上画图而已。
”毕业后，姐姐被一家很大的设计公司看中了，从事的却是建筑设计工作，但一年后就“腾飞”了。
她的灵感与专业水平让开发商折服，在业界影响很大，后来还拿到了美国很难取得的建筑设计师执照。
“这就是她的‘火种’被点燃的效果。
”杨福家说。
这样的“火种”又该怎样发现呢？杨福家希望所有大学都重视第二课堂，给学生实践机会。
“当有人问耶鲁大学校长为何该校能产生那么多总统时，他回答说：我们有250个社团，就有250个小的领袖，这些小领袖以后都有机会成为大的领袖。
”这样的回答值得我们思考。
杨福家当复旦大学校长时，第一句话说的就是：给年轻人更多机会。
他希望大学要为年轻人创造更多的机会，也希望大学生要抓住机会。
在目前他兼任校长的宁波诺丁汉大学，第二课堂就被广泛开展，且都是小班教学。
杨福家-原子物理-第四版-第五章
可见,价电子在碱金属原子中起了十分重 要的作用。
它几乎演了一场独角戏
《原子物理学》(Atomic Physics) 第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
《原子物理学》(Atomic Physics) 第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
无法解释碱金属双线
H Li Na
Question: 为什么会这样？ 其所反映出的本质是什么？
0.6nm
《原子物理学》(Atomic Physics)
磁相互作用：
第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
n 2 s 1 L j
对于一个l值，原子能级分裂为2个（l≠0），对应的原子态为：
12S1/2；2 2S1/2，2 2P1/2 , 2 2P3/2
光谱项值
8
《原子物理学》(Atomic Physics)
s
p
d
0
l=0
l=1
l=2
5
5
5
锂
10000
4
4
4
原 子
3
3
第
3
一 辅
能
20000
线 第系
级
二 辅 线
《原子物理学》(Atomic Physics)
§24 氦的光谱和能级
波尔模型：
只有一个量子数n来描述一个原子态！ 只考虑电子与原子核的库伦相互作用！ 无法描述复杂原子，甚至是氦原子光谱！
《原子物理学》(Atomic Physics) 第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
《原子物理学》部分习题解答(杨福家)
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
原子物理学杨福家第四版课后答案
原子物理学杨福家第四版课后答案原子物理学作为物理学的一个重要分支，对于理解物质的微观结构和性质具有至关重要的意义。
杨福家所著的《原子物理学》第四版更是众多学子深入学习这一领域的重要教材。
然而，课后习题的解答往往成为学习过程中的关键环节，它有助于巩固所学知识，加深对概念的理解。
以下便是对该教材课后答案的详细阐述。
首先，让我们来看第一章“原子的位形：卢瑟福模型”的课后习题。
其中，有一道关于α粒子散射实验的题目，要求计算α粒子在与金原子核发生散射时的散射角。
解答这道题，需要我们深刻理解库仑散射公式以及相关的物理概念。
我们知道，α粒子与金原子核之间的相互作用遵循库仑定律，通过对散射过程中动量和能量的守恒分析，可以得出散射角与α粒子的初始能量、金原子核的电荷量以及散射距离之间的关系。
经过一系列的数学推导和计算，最终得出具体的散射角数值。
第二章“原子的量子态：玻尔模型”中的课后习题，重点考察了对玻尔氢原子模型的理解和应用。
比如，有一道题让我们计算氢原子在不同能级之间跃迁时所发射光子的波长。
这就要求我们熟练掌握玻尔的能级公式以及光的波长与能量之间的关系。
根据玻尔的理论，氢原子的能级是量子化的，当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会释放出一定能量的光子。
通过计算两个能级之间的能量差，再利用光子能量与波长的关系式，就可以求出相应的波长。
在第三章“量子力学导论”的课后习题中，常常涉及到对波函数和薛定谔方程的理解和运用。
例如，有一道题给出了一个特定的势场，要求求解在此势场中粒子的波函数和可能的能量本征值。
解答此类问题，需要我们将给定的势场代入薛定谔方程，然后通过数学方法求解方程。
这个过程可能会涉及到一些复杂的数学运算，如分离变量法、级数解法等，但只要我们对量子力学的基本概念和方法有清晰的认识，就能够逐步推导得出答案。
第四章“原子的精细结构：电子的自旋”的课后习题，则更多地关注电子自旋与原子能级精细结构之间的关系。
比如，有题目要求计算在考虑电子自旋轨道耦合作用下，某原子能级的分裂情况。
原子物理 杨福家
原子物理杨福家概述原子物理是研究原子及其组成部分的性质、结构和行为的学科。
它是现代物理学的基础，对于我们理解自然界的基本规律、解释化学现象以及开发新的技术应用具有重要意义。
杨福家（Fujia Yang）是一位著名的原子物理学家，对原子物理的研究做出了重要贡献。
在本文档中，我们将介绍杨福家在原子物理领域的研究成果，他的贡献以及对于原子物理学发展的影响。
杨福家的学术背景杨福家于1942年生于中国湖南省。
他在中国科学技术大学获得物理学学士学位后，前往美国继续深造。
他在1966年获得普林斯顿大学物理学博士学位，并进一步在该领域开展了辉煌的职业生涯。
杨福家的研究成果基础粒子物理杨福家在原子物理领域的主要贡献之一是对基础粒子的研究。
他通过利用高能粒子对撞实验，探索了粒子的内部结构和相互作用。
他的研究对于我们理解物质的基本构成以及宇宙的起源和演化具有重要意义。
原子结构和能级杨福家还致力于研究原子的结构和能级。
他使用光谱和激光等技术手段，对原子中电子的分布和运动进行了详细研究。
他的研究揭示了原子内部的微观结构以及电子在不同能级之间跃迁的机制。
原子核物理除了对原子的研究外，杨福家还关注原子核物理的探索。
他研究了原子核的结构和稳定性，以及不同核反应之间的关系。
他的研究有助于我们理解核能的利用和核子反应的应用。
杨福家的荣誉和奖项杨福家的杰出贡献得到了广泛认可，他荣获了众多荣誉和奖项。
其中包括：•1992年，当选为美国物理学会会士•1998年，获得美国国家科学基金会的杰出科学家奖•2005年，获得国际原子能机构的科学贡献奖杨福家的影响杨福家在原子物理领域的研究成果对于推动该领域的发展起到了重要作用。
他的研究不仅在学术界产生了广泛的影响，也在工业和技术领域发挥着重要的作用。
他的成果为原子物理学提供了新的理论和实验基础，并为相关技术的发展做出了重要贡献。
他的研究为我们理解物质的基本构成和相互作用提供了重要线索，对于推动科学和技术的进步具有重要意义。
《原子物理学》杨福家 部分课后答案
`第三章题解3-1电子的能量分别为10eV ，100 eV ，1000 eV 时，试计算相应的德布罗意波长。
解：依计算电子能量和电子波长对应的公式3-2 设光子和电子的波长均为0.4nm ，试问：（1）光子的动量与电子的动量之比是多少？（2 解：（1p 光子:p 电子=1:13-3 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）依题意，相对论给出的运动物体的动能表达式是：2mc E = 2c m E E k += 2022c m mc = 02m m = 022021m cv m m =-= 41122=-c v 22141cv -= 2243c v =所以0.866c c 43v ≈= （2） 根据电子波长的计算公式：0.001715nm eV 105111.226nm)(1.226nm 3=⨯==eV E kλ3-4 把热中子窄束射到晶体上，由布喇格衍射图样可以求得热中子的能量．若晶体的两相邻布喇格面间距为0.18nm ，一级布喇格掠射角(入射束与布喇格面之间的夹角)为30°,试求这些热中子的能量．解：根据布喇格衍射公式 nλ=d sin θ λ=d sin θ=0.18×sin30°nm =0.09 nm1.226nmλ=221.226nm ()13.622eV 185.56eV kE λ===3-5 电子显微镜中所用加速电压一般都很高，电子被加速后的速度很大，因而必须考虑相对论修正．试证明：电子的德布罗意波长与加速电压的关系应为：式中V r=V(1+0.978×10-6V)，称为相对论修正电压，其中电子加速电压V的单位是伏特．分析:考虑德布罗意波长,考虑相对论情况质量能量修正,联系德布罗意关系式和相对论能量关系式,求出相对论下P即可解.证明：根据相对论质量公式将其平方整理乘c2,得其能量动量关系式题意得证.3-6 (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-⎪⎭⎫E式中E o 和E 分别是粒子的静止能量和运动粒子的总能量．(康普顿波长λc =h /m 0c ,m 0为粒子静止质量，其意义在第六章中讨论)(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? 证明：根据相对论能量公式将其平方整理乘c 2（1）相对论下粒子的德布罗意波长为：粒子的康普顿波长为（2）若粒子的德布罗意波长等于它的康顿波长则电子的动能为211.55KeV. 则电子的动能为211.55KeV注意变换：1. ΔP 转化为Δλ表示; 2.ΔE 转化为Δν表示;600nm 的光谱线，测得波长的精度为?解： 依 h t E ≥∆∆ 求Δt≥∆∆E t3-8 一个电子被禁闭在线度为10fm 的区域中，这正是原子核线度的 解：粒子被束缚在线度为r 的范围内，即Δx = r 那么粒子的动量必定有一个不确定度，它至少为：x2∆≥∆ x p ∵∴∴ 电子的最小平均动能为3-9 已知粒子波函数⎭⎬⎫⎩⎨⎧---=c z b y a x N 2||2||2||exp ψ，试求：(1)归一化常数N ；(2)粒子的x 坐标在0到a 之间的几率；(3)粒子的y 坐标和z 坐标分别在-b →+b 和-c →+c.之间的几率．解: (1)因粒子在整个空间出现的几率必定是一,所以归一化条件是:⎰+∞∞-ψdv = 1即:dz edy edx eN dv cz by ax ⎰⎰⎰⎰⎰⎰∞+∞--∞+∞--∞+∞--∞+∞-=22222222ψ=18222202==⎰⎰⎰∞-∞-∞-abc N d ec d eb d e a N cz cz by by ax ax所以 N abc81=(2) 粒子的x坐标在a →0区域内几率为:dz edy edx eN cz by a ax ⎰⎰⎰∞+∞--∞+∞---2222222()[])11(211412ee abc N -=--=-(3) 粒子的),(),,(c c z b b y -∈-∈区域内的几率为:dz edy edx eNc ccz b bby ax ⎰⎰⎰+--+--∞+∞--222222222)11(8-=e abc N 2)11(-=e3-10 若一个体系由一个质子和一个电子组成，设它的归一化空间波函数为ψ(x 1，y 1，z 1；x 2，y 2，z 2)，其中足标1，2分别代表质子和电子，试写出：(1)在同一时刻发现质子处于(1，0，0)处，电子处于(0，1，1)处的几率密度；(2)发现电子处于(0，0，0)，而不管质子在何处的几率密度； (3)发现两粒子都处于半径为1、中心在坐标原点的球内的几率大小3-11 对于在阱宽为a 的一维无限深阱中运动的粒子，计算在任意本征态ψn 中的平均值x 及)(x x -，并证明：当n →∞时，上述结果与经典结果相一致．3-12 求氢原子1s 态和2P 态径向电荷密度的最大位置． 第三章习题13,143-13 设氢原子处在波函数为1),,(ar ear -⋅=ππϕθψ的基态，a 1为第一玻尔半径，试求势能r e rU 41)(πε-= 的平均值．3-14 证明下列对易关系：i p y =],[ 0=],[y p x0],[x =L xz L xi ],[y = 0=],[x x L pz P L pi ],[y x = 第三章习题15解3-15 设质量为m 的粒子在半壁无限高的一维方阱中运动,此方阱的表达式为:V (x)=⎪⎩⎪⎨⎧>≤≤<∞ax a x 000x 0V 试求: (1)粒子能级表达式; (2)证明在此阱内至少存在一个束缚态的条件是,阱深0V 和阱宽a 之间满足关系式:ma V 32220 ≥解: (1) 在x<0时,由薛定谔方程可得:ψψE V m r =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∇-)(222因为 -∞=)(x V 所以 0)(1=ψx (1)a x ≤≤0, V(x)=0,体系满足的薛定谔方程为:222222ψψE dxd m =- (2) 整理后得:0222222=+ψψ mE dx d 令 /2mE k = 则: 022222=+ψψk dxd因为0)0(2=ψ所以波函数的正弦函数:)sin(2kx A =ψ (3)x>a , 0)(V x V = 薛定谔方程为: 33023222ψψψE V dxd m =+- (4)整理后得: 0)(2320232=--ψψ E V m dx d 令 /)(20E V m k -= 则: 0'32232=-ψψk dxd 方程的解为:x k Be '3-=ψ (5)式中A,B 为待定系数,根据标准化条件ψψ'的连续性,有)()(')()('3322a a a a ψψψψ=将(3),(5)式代人得: 'k k kctg =α (6) (2):证明: 令 ka u =k v '= 则(6)式可改为:v uctgu -=(7)同时, u 和v 还必须满足下列关系式:22022222/2)'(h a mv a k k v u =+=+ (8) 联立(7) (8)可得粒子的能级的值..用图解法求解:在以v 为纵轴u 为横轴的直角坐标系中(7) (8) 两式分别表示超越曲线和圆,其交点即为解.因k k ’ 都不是负数,故u 和v 不能取负值,因此只能取第一象限. 由图可知(7) (8)两式至少有一解得条件为:2202a mv 2π≥ 即 m a V 32220 ≥。
《原子物理学》杨福家第四版课后答案
《原子物理学》杨福家第四版课后答案目录第一章原子的位形 ...................................... - 1 - 第二章原子的量子态：波尔模型 ............................ - 7 - 第三章量子力学导论 (12)第四章原子的精细结构：电子的自旋 ............................ 16 第五章多电子原理：泡利原理 (23)第六章 X 射线 ............................................. 28 第七章原子核物理概论 ................... 没有错误!未定义书签。
第一章原子的位形 1-1)解：α粒子与电子碰撞，能量守恒，动量守恒，故有：+'='+=e e v m v M v M v M mv Mv ρρρ222212121='-='-?222e e v M m v v v Mm v v ρρρ e v m p ρρ=?e p=mv p=mv ∴??，其大小： (1) 222(')(')(')e m v v v v v v v M-≈+-=近似认为：(');'p M v v v v ?≈-≈22e m v v v M∴??=有 212e p p Mmv ??=亦即： (2)(1)2/(2)得22422210e e m v m p Mmv M-?===p亦即：()ptg rad pθθ?≈=-4～10 1-2) 解：① 22a b ctg Eθπε=228e ；库仑散射因子：a=4)2)(4(420202E Z e E Ze a πεπε==22279()() 1.44()45.545eZ a fmMev fm E Mev πε?=== 当901θθ=?=时，ctg2122.752b a fm ∴== 亦即：1522.7510b m -=?② 解：金的原子量为197A =；密度：731.8910/g m ρ=? 依公式，λ射α粒子被散射到θ方向，d Ω立体角的内的几率： nt d a dP 2sin16)(42θθΩ=(1)式中，n 为原子核数密度，()AA m n n N ρ∴=?= 即：A V n Aρ=(2)由（1）式得：在90o→180 o范围内找到α粒子得几率为：(θP 18022490a nt 2sin ()164sin 2d a nt πθθπρθθ?==?将所有数据代入得)(θP 5()9.410ρθ-=?这就是α粒子被散射到大于90o范围的粒子数占全部粒子数得百分比。
原子物理学 杨福家第四章题解
4-l 一束电子进入1.2T 的均匀磁场时，试问电子自旋平行于和反平行于磁场的电子的能量差为多大? 分析要点: m s =1/2,g s =2;B B s s z g m μμμ±=±=解：已知：电子自旋磁矩在磁场方向的投影B B s s z g m μμμ±=±=依磁矩与磁场的作用能量 θμμcos B B E =⋅=自旋与磁场平行时1cos0s s B E B B B μμμ=⋅=︒=自旋与磁场反平行时2cos180s s B E B B B μμμ=⋅=︒=-则442122 1.20.578810 1.38910B E E E B eV eV μ--∆=-==⨯⨯⨯=⨯4-2 试计算原子处于23/2D 状态的磁矩μ及投影μz 的可能值． 解：已知：j =3/2, 2s +1=2 s =1/2, l =2则 -)js 依据磁矩计算公式依据磁矩投影公式 B j j z g m μ-=μ∴4-3 试证实：原子在6G 3／2状态的磁矩等于零，并根据原子矢量模型对这一事实作出解释．解: 因为 2S+1=6 S=5/2J = 3/2 l = 4m=3/2,1/2,-1/2,-3/2g J m J=0这是一个多电子耦合系统,相互作用产生的总效果为零.说明多电子作用有互相抵消的情况.4-4 在史特恩-盖拉赫实验中，处于基态的窄的银原子束通过极不均匀的横向磁场，并射到屏上，磁极的纵向范围d=10cm，磁极中心到屏的距离D=25 cm．如果银原子的速率为400m／s，线束在屏上的分裂间距为 2.0mm，试问磁场强度的梯度值应为多大?银原子的基态为2S1／2，质量为107.87u．:对原子态2S1/2⇒L=0 S=1/2 J=1/2故M g因子为:g=24-5在史特恩-盖拉赫实验中(图19.1)，不均匀横向磁场梯度为d=10cm，磁极中心到屏的距离D=30cm，使用的原子束是处于基态4F3/2的钒原子，原子的动能E k=50MeV．试求屏上线束边缘成分之间的距离．解：对于多个电子 2S+1=4 S=3/2 L=3，J=3/2则Z=3kT=mV 2=0.1eV Z=3±Z=2即: Z±3/2=2Z2(±3/2)= 2×0.52092=1.42cmZ±1/2=2Z2(±1/2)= 2×0.1736=0.347cm4-6. 在史特恩-盖拉赫实验中，原子态的氢从温度为400 K的炉中射出，在屏上接受到两条氢束线，间距为0.60cm．若把氢原子换成氯原子(基态为2P3／2)，其它实验条件不变，那么，在屏上可以接受到几条氯束线?其相邻两束的间距为多少?解： 已知 Z 2=0.30cm T =400K 3kT =3×8.617×10-5×400eV=0.103eV J =2 m =±1由Z =当换为氯原子时，因其基态为23／2 ，j =3/2, l =1 s =1/222231()22s l j -=+311共有2j +1=4条，相邻两条间距为|Z ''-Z '|=0.4cm 。
原子物理学杨福家第四版课后答案
原子物理学杨福家第四版课后答案在学习原子物理学这门课程时，杨福家第四版教材是许多同学的重要参考资料。
然而，课后习题的解答往往成为同学们巩固知识、加深理解的关键环节。
以下是为大家精心整理的原子物理学杨福家第四版课后答案。
第一章主要介绍了原子的基本概念和卢瑟福模型。
课后习题中，关于α粒子散射实验的相关问题较为常见。
例如，计算α粒子在不同散射角度下的散射几率，这需要我们深刻理解库仑散射公式以及散射截面的概念。
答案的关键在于正确运用公式，代入相关参数进行计算。
第二章重点是玻尔的氢原子理论。
在课后习题中，经常会出现让我们根据玻尔理论计算氢原子的能级、轨道半径以及跃迁时辐射的光子能量等问题。
以计算氢原子从激发态跃迁到基态辐射的光子能量为例，首先要明确能级公式，然后根据初末态的能级差来计算光子能量。
第三章讲述了量子力学初步。
其中涉及到的薛定谔方程的应用是重点也是难点。
比如，求解一维无限深势阱中粒子的波函数和能量本征值。
在解答这类问题时，需要熟练掌握薛定谔方程的求解方法，结合边界条件确定波函数和能量的表达式。
第四章是原子的精细结构。
这一章的课后习题中，对于碱金属原子光谱的精细结构和塞曼效应的考察较多。
比如，解释碱金属原子光谱精细结构的产生原因，答案要从电子的自旋轨道耦合作用入手，分析能级的分裂情况。
第五章是多电子原子。
在这部分的习题中，经常会要求分析多电子原子的能级结构和电子组态。
例如，确定某个多电子原子的基态电子组态，需要遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则。
第六章是在磁场中的原子。
关于原子在外磁场中的塞曼分裂以及顺磁共振等问题是常见的考点。
解答这类题目时，要清楚磁场对原子能级和光谱的影响机制。
第七章是原子的壳层结构。
会涉及到原子核外电子的填充规则以及原子基态的确定等问题。
第八章是 X 射线。
对于 X 射线的产生机制、波长和强度的计算等是常见的习题类型。
第九章是原子核物理概论。
重点是原子核的基本性质、结合能的计算以及核反应等内容。
杨福家-原子物理-第四版-第五章
mZ 2 1 2 1 hv Em En 2 ( c) n2 n'2 （ 1） 辐射单一频率光子，光谱→单条线状光谱 1 1 1 RH 2 2 （ 里德伯方程 2） n m
光谱项
RH T ( n) 2 n
m n 1，n 2,
2 s gs s(s 1)B，gs =2 磁矩： 1 1 j l ,l 0 * 4 2 ( Z ) E0 l 1 磁矩的势能： U s =- s Bl 3 1 2n 2l 1 1 j l ,l 0 2 l
' 原子能级：En =En +Ul +Us
第二辅线系 三个成份 ~ 23P n3S n3 0,1, 2 1 基线系 六个成份
n4
~ 33D n3F 1 2 ~ 32 D n3F 2 2,3 ~ 33D n3F 3 2,3, 4
《原子物理学》(Atomic Physics)
第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
《原子物理学》(Atomic Physics)
第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
5）一种电子态对应于多种原子态。 不仅氦 的能级和光谱有上述特点，人们发现，元素 周期表中第二族元素：
Be(4)、Mg(12)、Ca(20)、Sr(38)、 Ba(56)、Ra(88)、Zn(30)、Cd(48)、Hg(80) 碱土族元素 He：Z=2 的光谱都与氦有相同的线系结构。 Be：Z=4=212+2 2+22)+2 Mg ： Z=12=2 (1 即 原子实+2个价电子。 Ca：Z=20=2(12+22+22)+2 Sr ： Z=38=2(12+22+32+22)+2 Ba ： Z=56=2(12+22+32+32+22)+2 Ra ： 由此可见，能级和光谱的形成都是二个价电子 Z=88=2(12+22+32+42+32+22)+ 各种相互作用引起的. 2
杨福家-原子物理-第四版-第四章
第四章原子的精细结构
第四章：原子的精细结构：电子的自旋
如果用分辨率足够高的摄谱仪观察，可以发现原子光谱 中每条谱线并不是简单的一条线，而是由多条谱线组成。 例如，氢原子的 H 线并不是单线，而是由七条谱线组成; nm 常见的钠原子黄光是由 1 588.996nm 和 2 589.593两条很靠 近的谱线组成的，其波长差约为0.6nm。
Bz Bz 0 x y
Bz 0 z
m 2 2 kT
热平衡时原子速度分布满足：
m F ( )= ( )e 3 2 kT dF (v) 3kT 由 0, 可得最可速率为v= dv m
即
mv 3kT
2
《原子物理学》(Atomic Physics)
第四章原子的精细结构
M B
另一方面，由刚体力学知识得
dL M B dt
《原子物理学》(Atomic Physics)
第四章原子的精细结构
第一节：原子中电子轨道运动磁矩
由 -L
代入
得
dL M B dt
B
d dL dt dt
M
i
《原子物理学》(Atomic Physics)
第四章原子的精细结构
磁场中，电子角动量量子化与角动量空间量子化
Z 2 ћ 0 -ћ -2ћ l =2
L
L L L L
h L l (l 1) 6 2
2 LZ ml 0 2
ml= 2, 1, 0, -1，-2
式中
Lz ml
（1）
l
称为角量子数，它的取值范围为
l 0,1, 2,…, n 1
原子物理学杨福家第四版课后答案
原子物理学杨福家第四版课后答案原子物理学是物理学的一个重要分支，它研究原子的结构、性质和相互作用等方面的知识。
杨福家所著的《原子物理学》第四版是一本备受欢迎的教材，为学生深入理解原子世界提供了坚实的基础。
以下是为您精心整理的该教材的课后答案。
第一章主要介绍了原子物理学的发展历程和一些基本概念。
课后习题可能会要求学生阐述卢瑟福散射实验的原理和意义。
卢瑟福散射实验是原子物理学中的一个关键实验，它证明了原子的核式结构。
在回答这类问题时，要清晰地说明实验的步骤、观察到的现象以及得出的结论。
例如，α粒子在穿过金箔时，大部分粒子直线通过，只有少数发生大角度偏转，这表明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上。
第二章关于原子的能级和光谱，可能会有关于氢原子光谱线系的计算和解释的题目。
对于氢原子的能级公式和光谱线的频率、波长的计算，需要牢记相关公式并能准确运用。
比如，巴尔末系的波长可以通过公式计算得出，同时要理解为什么氢原子会产生这些特定的光谱线系，这涉及到电子的能级跃迁。
第三章的重点是量子力学初步。
在回答课后问题时，要理解波函数的物理意义以及薛定谔方程的应用。
例如，对于一个给定的势场，如何求解薛定谔方程得到波函数，并根据波函数计算出粒子在不同位置出现的概率。
这需要掌握一定的数学运算和物理概念。
第四章关于碱金属原子和电子自旋，可能会要求分析碱金属原子光谱的精细结构，并解释电子自旋的概念和作用。
在回答这类问题时，要清楚地说明由于电子自旋与轨道运动的相互作用，导致了碱金属原子光谱的精细分裂。
同时，要理解电子自旋的量子特性以及它对原子能级和光谱的影响。
第五章讲到了多电子原子。
这部分的课后习题可能会涉及到多电子原子的能级结构、电子组态和原子态的确定。
回答时需要运用泡利不相容原理、能量最低原理等规则来确定电子的排布，从而得出原子的可能状态。
第六章是在原子的壳层结构基础上，进一步探讨了 X 射线。
对于 X 射线的产生机制、特征谱线以及与物质的相互作用等问题，需要有清晰的理解和准确的表述。
杨福家-原子物理-第四版-第二章
1905年,爱因斯坦（Einstein）发展了普朗克（Planck） 的量子说，指出光以粒子的形式-光子—存在和传播。一个 光子的能量为E=hυ，因此，光电效应中能量满足关系式 :
1 hv Tmax W逸出 mvmax 2 W逸出 T 2
表明：对于给定的金属(φ给定 ) ， T 与 v2 （ V0 ）成线性关系。 直线的斜率就是 h ,所以对不同的靶来说，这条线的斜率是相 同的。
4.对特定的表面，遏止电压依赖与光的频率有关，而与光 强无关。
经典理论遇到的困难 几种金属逸出功的近似值 (eV)
红限问题
按经典理论 钠 ,无论何种频 铝 锌 率的入射光 , 只要强度足够大， 照射时间够长，就能使电子 2.46 4.08 4.31 逸出金属，这与实验结果不 符.
瞬时性问题
所需的能量，需要有一定的时 间来积累 . 4.70 , 与实验结果不符 4.73 6.35 按经典理论 ,电子逸出金属 铜 银 铂
8 hv E (v, T )d 3 c
3
d e
hv kT
1
上式中的 h 就是著名的普朗克常量，其曲线与实验 值完全吻合，而这一公式是普朗克根据实验数据猜出来 的。由此公式当 v->0 和 v->∞ 时分别都可得到与瑞利 -金斯和维恩公式相同的形式(推导）。 此公式虽然符合实验事实但其在公布时仍没有理论 根据 , 就在普朗克公式公布当天，另一位物理学家鲁本 斯将普朗克的结果与他的最新测量数据进行核对，发现 两者以惊人的精确性相符合。
光电效应
1888年，霍尔瓦西斯发现清洁而绝缘的锌板在紫外 光照射下获得正电荷，而带负电荷的板在光照射下失掉 负电荷。 1900年，林纳实验证明，金属在紫外光的照射下发 射电子，后来，他进一步发现，光电效应的实验规律不 能用波动说解释。
原子物理学(杨福家)总结
原子物理学四、五、六、七、八章总结第四章1、定性解释电子自旋定性解释电子自旋和和轨道运动相互作用的物理机制。
原子内价电子的自旋磁矩与电子轨道运动所产生的磁场间的相互作用，是磁相互作用。
电子自旋对轨道磁场有两个取向，导致了能级的双重分裂，这就是碱金属原子能级双重结构的由来这种作用能通常比电子与电子之间的静电库仑能小（在LS 耦合的情况下），因此是产生原子能级精细结构即多重分裂（包括双重分裂）的原因。
2、原子态55D 4的自旋和轨道角的自旋和轨道角动量动量动量量子数是多少？总角量子数是多少？总角量子数是多少？总角动量动量动量在空间有几在空间有几个取向，如何实验证实？自旋量子数：s=2轨道量子数：l=2角动量量子数：J=4总角动量在空间有9个取向。
由于J J J m J −−=,,1,⋯，共12+J 个数值，相应地就有12+J 个分立的2z 数值，即在感光片上就有12+J 个黑条，它代表了12+J 个空间取向。
所以，从感光黑条的数目，就可以求出总角动量在空间有几个取向。
3、写出碱金属原子的能级公式，说明各写出碱金属原子的能级公式，说明各量量含义含义。
22jl njl n Rhc Z E ∆−−=其中，Z：原子序数，R：里德堡常数，h：普朗克常量，c：光速，n：主量子数，jl ∆：量子数亏损。
4、朗德间隔定则德间隔定则：：在三重态中，一对相邻的能级之间的间隔与两个J 值中较大的那个成正比。
5、同科电子：n 和l 二量子数相同的电子。
6、Stark 效应效应：：原子能级在外加电场中的移位和分裂。
7、塞曼效应效应：：一条谱线在外磁场作用下一分为三，彼此间间隔相等，且间隔值为B B µ。
反常塞曼效应：光谱线在磁场中分裂的数目可以不是三个，间隔也不尽相同。
8、帕邢帕邢--巴克效应：在磁场非常强的情况下，反常塞曼效应会重新表现为正常塞曼效应，即谱线的多重分裂会重新表现为三重分裂，这是帕邢和巴克分别于1912和1913年发现的,故名帕邢-巴克效应。
杨福家-原子物理-第四版-第六章
这个发现成为19世纪90年代物理学上的三大 发现之一。1901年，伦琴因为发现X射线成为了 诺贝尔物理学奖的第一个获得者。
《原子物理学》 《原子物理学》(Atomic (Atomic Physics) Physics)
第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理 第六章 X射线
一、X射线的发现 X射线的发现，开创 了人类探索物质世界的新 纪元。伦琴因发现X射线 而揭开了20世纪物理学革 命的序幕，成为20世纪最 伟大的物理学家之一。
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理 第六章 X射线
1912年，德国物理学家劳厄（ue)设想：天 然晶体可以看作是光栅常数很小的空间三维衍射光栅， 适合于X射线的衍射。
劳厄实验：在乳胶板上形成对称分布的若干衍射 斑点，称为劳厄斑证实了X射线的波动性。
衍射产生干涉极大值的条件就是
2d sin n n 1, 2,3,
这就是布拉格公式。
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理 第六章 X射线
§6.2、X射线产生的机制
一、X射线的发射谱
准直缝 天然晶体
X射线
劳厄斑 · · · · 乳胶板
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理 第六章 X射线
劳厄相
1912年，弗里德里克 和厄平在劳厄的建议下， 做了X射线对单晶的衍射 实验。得到了劳厄相片。
原子物理学杨福家1_6章_课后习题答案
原子物理学课后前六章答案（第四版）杨福家著(高等教育出版社)第一章：原子的位形：卢瑟福模型第二章：原子的量子态：波尔模型第三章：量子力学导论第四章：原子的精细结构：电子的自旋第五章：多电子原子：泡利原理第六章：X射线第一章习题1、2解1.1 速度为v的非相对论的α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：α粒子的最大偏离角约为10-4rad.要点分析: 碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变.并不是像教材中的入射粒子与靶核的碰撞(靶核不动).注意这里电子要动.证明：设α粒子的质量为Mα，碰撞前速度为V，沿X方向入射；碰撞后，速度为V'，沿θ方向散射。
电子质量用me表示，碰撞前静止在坐标原点O处，碰撞后以速度v沿φ方向反冲。
α粒子-电子系统在此过程中能量与动量均应守恒，有：ϕθααcos cos v m V M V M e +'= （2）ϕθαsin sin 0v m V M e -'= （3）作运算：（2）×sinθ±(3)×cos θ, （4）（5）再将（4）、（5）二式与（1）式联立，消去Ｖ’与v，化简上式，得（６）可将（６）式改写为θϕμϕθμ222s i n s i n )(s i n +=+（７）视θ为φ的函数θ（φ），对（7）式求θ的极值，有令则sin2(θ+φ)-sin2φ=0 即2cos(θ+2φ)sinθ=0若sinθ=0, 则θ=0（极小）（8）（2）若cos(θ+2φ)=0 ,则θ=90º-2φ（9）将（9）式代入（7）式，有θϕμϕμ222)(90si nsi nsi n+=-θ≈10-4弧度（极大）此题得证。
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1.0 μm，则入射α粒子束以大于90°散射（称为背散射）的粒子数是全部入射粒子的百分之几？要点分析:第二问是90°～180°范围的积分.关键要知道n, 注意推导出n值..解：（1）依金的原子序数Z2=79答：散射角为90º所对所对应的瞄准距离为22.8fm.(2)解: 第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来.(问题不知道nA,但可从密度与原子量关系找出)从书后物质密度表和原子量表中查出ZAu=79,AAu=197, ρAu=1.888×104kg/m3依: θa 2sin注意到即单位体积内的粒子数为密度除以摩尔质量数乘以阿伏加德罗常数。
原子物理杨家福总复习
原子物理学总复习指导
杨家福考试
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，碱金属与氢原子能级和光谱的比较五、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），LS耦合，jj耦合，朗德间隔定则，g因子，
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。
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）。
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原子物理学四、五、六、七、八章总结第四章1、定性解释电子自旋定性解释电子自旋和和轨道运动相互作用的物理机制。
原子内价电子的自旋磁矩与电子轨道运动所产生的磁场间的相互作用，是磁相互作用。
电子自旋对轨道磁场有两个取向，导致了能级的双重分裂，这就是碱金属原子能级双重结构的由来这种作用能通常比电子与电子之间的静电库仑能小（在LS 耦合的情况下），因此是产生原子能级精细结构即多重分裂（包括双重分裂）的原因。
2、原子态55D 4的自旋和轨道角的自旋和轨道角动量动量动量量子数是多少？总角量子数是多少？总角量子数是多少？总角动量动量动量在空间有几在空间有几个取向，如何实验证实？自旋量子数：s=2轨道量子数：l=2角动量量子数：J=4总角动量在空间有9个取向。
由于J J J m J −−=,,1,⋯，共12+J 个数值，相应地就有12+J 个分立的2z 数值，即在感光片上就有12+J 个黑条，它代表了12+J 个空间取向。
所以，从感光黑条的数目，就可以求出总角动量在空间有几个取向。
3、写出碱金属原子的能级公式，说明各写出碱金属原子的能级公式，说明各量量含义含义。
()22jl njl n Rhc Z E ∆−−=其中，Z：原子序数，R：里德堡常数，h：普朗克常量，c：光速，n：主量子数，jl ∆：量子数亏损。
4、朗德间隔定则德间隔定则：：在三重态中，一对相邻的能级之间的间隔与两个J 值中较大的那个成正比。
5、同科电子：n 和l 二量子数相同的电子。
6、Stark 效应效应：：原子能级在外加电场中的移位和分裂。
7、塞曼效应效应：：一条谱线在外磁场作用下一分为三，彼此间间隔相等，且间隔值为B B µ。
反常塞曼效应：光谱线在磁场中分裂的数目可以不是三个，间隔也不尽相同。
8、帕邢帕邢--巴克效应：在磁场非常强的情况下，反常塞曼效应会重新表现为正常塞曼效应，即谱线的多重分裂会重新表现为三重分裂，这是帕邢和巴克分别于1912和1913年发现的,故名帕邢-巴克效应。
9、解释原子能级超精细结构产生的原因，与精细结构有何解释原子能级超精细结构产生的原因，与精细结构有何区别区别区别？？超精细结构是指导致原子、分子和离子的能级发生细微变化和分裂的一系列效应。
精细结构是指由于电子自旋和轨道角动量产生的磁矩之间的相互作用所产生的。
而超精细结构造成的能级变化和分裂更为微小，并且是由原子核内部的电磁场所产生的。
1010、、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？1）自旋--轨道相互作用2）能级和光谱项的裂距1111、什么是光谱（或能级）的精细结构？、什么是光谱（或能级）的精细结构？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。
原子能级的精细结构使得原子跃迁时发出的光谱线也具有精细结构。
1212、、什么是量子亏损？量子亏损描述的是里德堡系列偏离氢原子里德堡态行为的程度，且和被激发电子与剩下的离子实之间的相互作用有关。
1313、、写出下列各原子态的量子数jl s s m 1D 222003P 22111±5F 55322,1,0±±1s 2S 1/21/201/22/1±1414、、写出原子中电子轨道磁矩和自旋磁矩的表达式写出原子中电子轨道磁矩和自旋磁矩的表达式，，并说明各量的含义并说明各量的含义。
轨道磁矩：ll l P →→−=γµ轨道磁力比：m e l 2=γ轨道角动量：ℏ)1(+=l l P l 自旋磁矩：s s s P →→−=γµ自旋磁力比：m es =γ自旋角动量：ℏ)1(+=s s P s 第五章1、自旋单态和三重态。
单一态（独态）：自旋反平行三重态：自旋平行2、与氢原子相比氦原子的能级有哪些特点？1）有两套结构，这两套能级间没有相互跃迁；2）存在着几个亚稳态；3）氦的基态011S 与第一激发态132S 之间能量相差很大，有eV 77.19；电离能也是所有元素中最大的，有eV 58.24；4）在三层结构那套能级中没有来自()21s 的能级。
3、说说L-S 耦合和J —J 耦合的适合条件，它们形成的原子态的数目有什么关系？（相等）L-S 耦合：每个电子自身的自旋与轨道相互作用比较弱，不同电子自旋之间和轨道之间作用很强；J-J 耦合：每个电子自身的自旋与轨道相互作用比较强，不同电子之间的耦合作用比较弱。
4、洪特规则：对于一个给定的电子组态形成的一组原子态，当某原子态具有的S 最大时，它处的能级位置最低；对同一个S，又以L 值大的为最低。
5、氦原子有几个亚稳态？说明原因。
2个，分别是：012S 、132S 由于跃迁受到选择定则的限制，不能通过电偶极辐射跃迁到较低的能态，但可通过磁偶极辐射或电四极辐射跃迁到较低能态，辐射强度很弱，因而亚稳态的寿命很长。
亚稳态原子比处于基态的原子更易于电离，也易于发生碰撞能量转移。
6、泡利不相容原理：在一个原子中不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的四个量子数()s l m m l n ,,,，即原子中的每一个状态只能容纳一个电子。
第六章1.说说x 射线的波长范围，为什么x 射线有较强的穿透能力？0.001nm--1nm 或更长一点，比0.1nm 短的为硬X 射线；比0.1nm 长的为软X 射线。
波长短、频率高、能量大，照射到物质上仅有部分被吸收，大部分经原子间隙而透过。
2.X 射线的标志谱。
具有分立波长的谱线，这部分线状谱线要么不出现，一旦出现，它们的峰所对应的波长位置完全决定于靶材料本身，称为特征谱，又称标识谱。
3.康普顿效应康普顿在X 射线与物质散射的实验里发现，在被散射的X 射线中，除了与入射X 射线具有相同波长的成分外，还有波长增长的部分出现，增长的数量随散射角θ的不同而有所不同。
4.解释x 射线的连续谱和线状（标识）谱X 射线谱由连续谱和标识谱两部分组成，标识谱重叠在连续谱之上，连续谱是由于高速电子受靶极阻挡而产生的轫致辐射，其短波极限0λ由加速电压V 决定。
标识谱是由一系列线状谱组成，它们是因靶元素内层电子的跃迁而产生，每种元素各有一套特定的标识谱，反映了原子壳层结构的特征。
第七章1.说说目前人类在哪些方面利用了原子能？重核裂变:原子弹、原子反应堆、核电站；轻核聚变：太阳能、氢弹、医疗上利用放射性治癌症2.写出玻尔磁子和核磁子的表达式，说明核磁矩比电子磁矩小的原因写出玻尔磁子和核磁子的表达式，说明核磁矩比电子磁矩小的原因。
玻尔磁子：e B m e 2ℏ=µ核磁子：pN m e 2ℏ=µ由于质子质量比电子约答1836倍，核磁子就比电子的玻尔磁子小1836倍，即小三个数量级。
3.写出原子核衰变中的原子核数随时间t 的变化规律，写出半衰期的变化规律，写出半衰期、、寿命和衰变常数的关系。
原子核数：t e N N λ−=0半衰期：λ2ln 2/1=T 寿命：2/12/144.12ln 1T T ===λτ4.核力的主要性质有哪些？（或核力有哪些特点？核力的主要性质有哪些？（或核力有哪些特点？))1)短程力；2）饱和性；3）强相互作用；4）核力与电荷无关；5）在极短程内存在斥心力；6）与自旋有关5.何为衰变常数、半衰期和平均寿命？衰变常数：一个原子核在单位时间内发生衰变的概率。
半衰期：放射性核素衰变其原有核数一半所需时间。
平均寿命：经过时间τ后，剩下的核素数目约为原来的37%。
6.说出原子核放射性衰变包含哪三种模式？说出原子核放射性衰变包含哪三种模式？ββ衰变又主要包含哪三种模式？α、β、γβ衰变：−β、+β、电子俘获()EC 7.核磁矩与电子的轨道磁矩和自旋磁矩相比有什么特点？核磁矩：→→=I g N I I µµ轨道磁矩：∧→−=l g B l l µµ自旋磁矩：∧→−=Sg B s s µµ核磁矩与核自旋角动量成正比，并与核自旋角动量方向相同。
第八章{原子物理与量子力学（下）}1.在光谱学方面同核双原子分子与异核双原子分子有哪些区别？（或：同核分子与异核分子相比有哪些不同？）同核双原子分子：电子空间分布存在对称性，没有固有的电偶极矩；异核双原子分子：电子空间分布不对称，具有固有的电偶极矩。
2.为什么同核双原子分子通常观察不到红外光谱？（或：你能观察到同核双原子分子的红外或远红外光谱吗？为什么？（或：你能观察到同核双原子分子的红外或远红外光谱吗？为什么？））由于原子核自旋的影响，同核双原子分子转动能级的跃迁只能发生在宇称奇态和奇态之间，或宇称偶态和偶态之间，不可能出现转动能级奇态与偶态之间的跃迁。
对于分子的红外光谱，转动跃迁的选择定则是ΔJ=±1，这样的跃迁在同核双原子分子是不允许的，所以同核双原子没有红外光谱。
3.分子与原子相比有哪些不同？1）分子具有振动、转动能级，并由此产生振动、转动光谱；2）分子能级曲线很密，原子的电子态呈水平直线；3）分子由多个原子组成。
4.什么是荧光和磷光？荧光发射：分子吸收λ1或λ2的光子后，由基态跃迁到较高的能级第一电子激发态S1或第二电子激发态S2，然后通过振动弛豫及内转换，无辐射的返回到第一电子激发态S1的最低振动能级上，再从该能级跃迁到基态S0的各个不同的振动能级上，同时辐射出波长为λ3的荧光。
磷光发射：是三重激发态跃迁到基态，发生的概率很小，电子在三重态上寿命较长，大部分是通过与溶剂分子的碰撞而损失能量回到基态。
5.喇曼散射拉曼在对液体和固体散射光的大量研究中，发现单色光的散射光谱中除了有瑞利射线外，还有一些很弱的谱线，这些谱线的频率和入射光的频率不同。
6.写出刚性双原子分子转动写出刚性双原子分子转动、、振动能级的表达式振动能级的表达式，，说明各量的物理意义说明各量的物理意义。
1）转动能级：()12222+==J J I I L E J ℏI ：系统绕轴转动的转动惯量；J ：转动能级的转动量子数；ℏ：普朗克常量；L ：转动角动量2）振动能级：021νυυh E ⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=υ：振动量子数；0ν：振动频率7.斯托克斯线和反斯托克斯线在拉曼散射中，若光子把一部分能量给样品分子，得到的散射光能量减少，在垂直方向测量到的散射光中，可以检测到频率为（h E ∆−0ν)的线，称为斯托克斯线。
相反，若光子从样品分子中获得能量，在大于入射光频率处接收到散射光线，则称为反斯托克斯线。