原子物理学A卷试题.docx
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原子物理学A卷试题
A卷
2007—2008学年第二学期
《原子物理学》期末试卷
专业班级
姓名
学号
开课系室应用物理系
考试日期2008年6月14日7:
30-9:
30
题号
一
二
三
总分
得分
1
2
3
4
阅卷人
复核人
说明:
请认真读题,保持卷面整洁,可以在反面写草稿,物理常数表在第4页。
一.填空题(共30空,每空1分,共30分)
1.十九世纪末的三大发现、、,揭开了近代物理学的序幕。
2.原子质量单位u定义为。
3.教材中谈到卢瑟福的行星模型(原子的有核模型)有三个困难,最重要的是它无法解释原子的问题。
丹麦科学家玻尔正是为了解决这个问题,在其原子理论引入第一假设,即分离轨道和假设,同时,玻尔提出第二假设,即假设,给出频率条件,成功解释了困扰人们近30年的氢光谱规律之谜,第三步,玻尔提出并运用,得到角动量量子化、里德堡常数等一系列重要结果。
4.夫兰克-赫兹()实验是用电子来碰撞原子,测定了使原子激发的“激发电势”,证实了原子内部能量是的,从而验证了玻尔理论。
氢原子的电离能为,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。
5.在原子物理和量子力学中,有几类特别重要的实验,其中证明了光具有粒子性的有黑体辐射、、等实验。
6.具有相同德布罗意波长的质子和电子,其动量之比为,动能(不考虑相对论效应)之比为。
7.根据量子力学理论,氢原子中的电子,当其主量子数3时,其轨道磁距的可能取值为。
8.考虑精细结构,锂原子()第二辅线系(锐线系)的谱线为双线结构,跃迁过程用原子态符号表示为,。
(原子态符号要写完整)
9.原子处于3D1状态时,原子的总自旋角动量为,总轨道角动量为,总角动量为;其总磁距在Z方向上的投影的可能取值为。
10.泡利不相容原理可表述为:
。
它只对子适用,而对子不适用。
根据不相容原理,原子中量子数相同的最大电子数目是;相同的最大电子(同科电子)数目是;n相同的最大电子数是。
11.X射线管发射的谱线由连续谱和特征谱两部分构成,其中,连续谱产生的机制是,特征谱产生的机制是。
二、选择题(共10小题,每题2分,共20分)
1.卢瑟福由粒子散射实验得出原子核式结构模型时,理论基础是:
()
A.经典理论;B.普朗克能量子假设;
C.爱因斯坦的光量子假设;D.狭义相对论。
2.假设钠原子(11)的10个电子已经被电离,则至少要多大的能量才能剥去它的最后一个电子?
()
A.13.6;B.136;C.13.6;D.1.64。
3.原始的斯特恩-盖拉赫实验是想证明轨道角动量空间取向量子化,后来结果证明的是:
()
A.轨道角动量空间取向量子化;B.自旋角动量空间取向量子化;
C.轨道和自旋角动量空间取向量子化;D.角动量空间取向量子化不成立。
4.碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生:
()
A.相对论效应;B.原子实极化;
C.价电子的轨道贯穿;D.价电子的自旋与轨道角动量相互作用。
5.下列粒子中不服从泡利不相容原理的是:
()
A.质子;B.光子;C.中子;D.电子。
6.下列原子态中,可能存在的原子态是哪个:
()
A.;B.;C.;D.。
7.镁原子(12)处于基态时,价电子的电子组态及基态原子态应是:
()
A.2s2s1S0;B.2s2p3P0;C.3s3s1S0;D.3s3p3P0。
8.在耦合下,两个等价p电子(同科p电子)能形成的原子态是:
()
A.1D,3D;B.1P,1D,3P,3D;
C.1S,3P,1D;D.1D,3D,1P,3P,1S,3S。
9.基态原子态为5F1和3D2的中性原子束,按斯特恩-盖拉赫方法,通过极不均匀磁场后各分裂成多少束?
()
A.不分裂和5束;B.不分裂和3束;C.3束和5束;D.11束和7束。
10.用电压V加速的高速电子与金属靶碰撞而产生X射线,若电子的电量为-e,光速为c,普朗克常量为h,则所产生的X射线的短波限为:
()
A.;B.2;C.2;D.2。
常数表
普朗克常数h=4.136´10-15×s里德堡常数R=1.097´1071=(91.16)-1
基本电荷e=1.602´10-19C阿伏伽德罗常数6.022´10231
玻耳兹曼常数k=8.617´10-5×11折合温度为11600K
电子质量=0.5112原子质量单位u=9312
玻尔磁子B=5.788´10-5×1玻尔半径a0=0.0529
复合常数:
在下面计算题目中,
三.计算题(共50分)
1.(本题共24分)
1)(8分)试从角动量量子化条件出发,推导氢原子中电子轨道运动半径r、能量E的量子表达式,给出相应电子运动速度。
(最终含玻尔半径a0,基态能E1,光速c)
2)(4分)写出类氢离子的能量、电子轨道半径、相应电子运动速度表达式。
3)(4分)结合描述氢光谱实验规律的里德堡公式,给出里德堡常数的表达式R。
4)(4分)对氢元素,考虑电子与原子核的质心并不在原子核上时,写出实际里德堡常数R与理论里德堡常数R之间的关系。
5)(4分)-子是一种基本粒子,除静止质量是电子质量的207倍外,其余性质与电子相同。
当它运动速度较慢时,被质子俘获形成原子。
试计算:
子原子的最低能量,以及赖曼系中最短波长。
2.(10分)试分析金属锂的漫线系的一条谱线(32D3/2→22P1/2)在弱场B中将分裂为多少条谱线?
给出分裂后谱线的频率n与原谱线频率n0的关系式,并作出相应的能级跃迁图。
3.(6分)利用(Z=29)的特征X射线在属于立方点阵的某晶体的晶面上“反射”实验,发现当掠射角时产生一级衍射极大。
求该级衍射对应的晶面族的面间距为多少?
4.(10分)在康普顿散射中,若入射光子的能量等于电子的静止能量,根据康普顿散射公式,试求散射光子的最小能量和电子的最大动量(考虑电子初始状态近似静止)。