2011原子物理试题与答案A

2011年原子物理试题答案（A ）

评阅人______ 复核人_______

一、选择题（每题3分，共15分）

1、碱金属原子的能级的双重结构形成的原因是：

（A ）相对论效应 （B ）原子实极化 （C ）原子轨道贯穿

（D ）电子自旋与轨道角动量作用

【 D 】

2、原子中轨道磁矩L μ

与轨道角动量L P 的关系为：

（A ）L e L P m e μ （B ）L e L P m e μ （C ）L e L P m e 2 μ （D ）L e

L P m e

2 μ 【 C 】

3、在弱磁场中下列原子态的能级能分裂的子能级数目：

（A ）232

P 能分裂成3条 （B ）23

D 能分裂成5条

（C ）21

D 不分裂 （D ）J F 4能分裂成9条

【 B 】 4、232

D 的g 因子为：

（A ）2/3 （B ）3/4 （C ）4/5

（D ）5/6 【 C 】 5、下列现象不属于核反应的是：

（A ）α衰变 （B ）电子俘获（EC ）

（C ）发射俄歇电子 （D ）辐射γ射线 【 C 】

二、解释下列概念（每题3分，共15分） 1、黑体

答：完全吸收各种波长电磁波（光）的物体称作黑体

2、谐振子的零点能 答：νh E 2

1

3、塞曼效应

答：原子在(弱的)外磁场中发光时，其光谱分裂成若干条的现象称为塞曼效应。

4、原子核平均结合能

答：原子核的质量为m ，那么原子的结合能B ，则：

2c B Nm Zm m n p /

平均结合能：B/A （A=Z +N ） 5、康普顿效应

答：X 射线与物质作用时，在散射X 射线中除了与X 射线具有相同的波长成分，还有波长增加的成分出现，且增加的数量随散射角的不同而有所不同。

三、填空题（每空2分，共20分）

1、某金属的逸出功为3.1eV ，则其发生光电效应的截止频率为 7.5×1014

Hz

2、电子从静止经过100V 电压加速后，它的波长为1.2×10-10

m 。若电子的动能为0.51Mev ，其波长为

λ3、物体发光辐射的波长是500nm ，其中一个状态的光谱项为7

102 /m 。则另一光谱项为7

1022 ./m 或7

1081 ./m

4、在可见光区域内氢原子有__4___条谱线

5、半衰期为8天的元素，其平均寿命为__11.5_____天。

6、一维谐振子，势能为V=m ω2x 2/2其定态薛定谔方程为：

ψψωψE x m dx d m 222222

12

7、原子态23

D ，其自旋角动量为 2；其S L

= 2 ___

四、简答题（每题4分，共20分）

1、为什么卢瑟福散射理论只适用于大角度散射？

答：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。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。

2、波尔的原子和索末菲原子模型有何异同？ 答：（1）定态、能级、量子化 （2）圆轨道、椭圆轨道

3、某原子K 线的波长为 ，该元素的原子序数Z 为多少？ 答：134

λ

R Z

4、写出 衰变的衰变方程，如果 粒子的能量为E ，元素衰变前的原子量为A ，则衰变能Q 为多少？ 答：αE A A

Q 4

5、画出锂原子的能级跃迁图（示意图）,并标出谱线的各个线系。 答：（图略）图2分，标出各线系2分

五、（本题10分）质量为M 和m 的粒子分别带有电量为e 的异种电荷，它们构成了类氢粒子。试计算：（1）该粒子的基态半径和能量。（2）基态的光谱项。（3）共振线（基态到第一激发态的谱线）波数。

解：（1）2

2

014e r μπε

2

2024

132

επμe E 本问基本方程4分，结果2分。共6分

（2）

hc E T 11 2分 （3）2

202413243431

e hc hc E ~ 2分 其中M

m mM

μ

六、（本题10分）证明：卢瑟福散射实验瞄准距离b 与散射角 有如下关系：

2

80221 ctg E e Z Z b

证明：（略）

七、（本题10分）写出同科电子3p3p 可能组成的原子态。

解：21

D 0123,,P 01S

写对一个3分，写对两个7分，不考虑泡利不相容原理而出现错误的原子态最多给4分。