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=4.13610-15s里德堡常数R=1.0971071=（91.16）-1
基本电荷e=1.60210-19C阿伏伽德罗常数6.02210231
玻耳兹曼常数k=8.61710-511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=5.78810-51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与原谱线频率0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）。
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