原子物理学试题汇编.docx
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原子物理学试题汇编
部分高校原子物理学试题汇编
试卷A（聊师
一、选择题
1。
分别用1MeV的质子和氘核（所带电荷与质子相同，但质量是质子的两倍射向金箔，它们与金箔原子核可能达到的最小距离之比为：
A。
1/4；B。
1/2;C。
1;D.2.
2.处于激发态的氢原子向低能级跃适时,可能发出的谱总数为:
A。
4;B。
6；C.10；D。
12.
3.根据玻尔—索末菲理论，n=4时氢原子最扁椭圆轨道半长轴与半短轴之比为:
A.1；B.2；C。
3;D.4.
4.f电子的总角动量量子数j可能取值为:
A.1/2，3/2；B。
3/2,5/2；C。
5/2，7/2；D。
7/2,9/2.
5。
碳原子（C,Z=6的基态谱项为
A。
3PO;B.3P2；C。
3S1;D。
1SO.
6.测定原子核电荷数Z的较精确的方法是利用
A。
α粒子散射实验；B。
x射线标识谱的莫塞莱定律；
C.史特恩-盖拉赫实验；D。
磁谱仪.
7.要使氢原子核发生热核反应，所需温度的数量级至少应为（K
A。
107;B.105;C.1011;D.1015.
8.下面哪个粒子最容易穿过厚层物质？
A.中子；B。
中微子;C。
光子;D。
α粒子
9。
在（1α粒子散射实验，（2弗兰克—赫兹实验，（3史特恩—盖拉实验，（4反常塞曼效应中，证实电子存在自旋的有:
A.（1,（2；B.（3,（4;C.（2，（4;D。
（1，（3。
10。
论述甲:
由于碱金属原子中,价电子与原子实相互作用，使得碱金属原子的能级对角量子数l的简并消除。
论述乙：
原子中电子总角动量与原子核磁矩的相互作用，导致原子光谱精细结构。
下面判断正确的是:
A.论述甲正确，论述乙错误;
B.论述甲错误，论述乙正确；
C。
论述甲，乙都正确，二者无联系;
D.论述甲,乙都正确,二者有联系.
二、填充题（每空2分，共20分
1。
氢原子赖曼系和普芳德系的第一条谱线波长之比为（。
2.两次电离的锂原子的基态电离能是三次电离的铍离子的基态电离能的（倍。
3。
被电压100伏加速的电子的德布罗意波长为（埃.
4.钠D1线是由跃迁（产生的。
5.工作电压为50kV的X光机发出的X射线的连续谱最短波长为（埃。
6。
处于4D3/2态的原子的朗德因子g等于（.
7。
双原子分子固有振动频率为f，则其振动能级间隔为（.
8.Co原子基态谱项为4F9/2,测得Co原子基态中包含8个超精细结构成分,则Co核自旋I=（。
9。
母核AZX衰变为子核Y的电子俘获过程表示（。
10。
按相互作用分类，τ粒子属于（类。
三、问答题（共10分
1。
（4分玻尔氢原子理论的定态假设.
2。
（3分何谓莫塞莱定律?
3.（3分原子核反应的三阶段描述。
四、计算题（50分
1.（10分一个光子电离处于基态的氢原子，被电离的电子重新和质子结合成处于第一激发态的氢原子，同时放出波长为626埃的光子。
求原入射光子的能量和自由电子动能。
2。
（10分钠原子3S和3P谱项的量子亏损分别为1。
373和0。
883.试确定钠原子的电离能和第一激发电势。
（R=109735cm—1
3。
（10分试讨论钠原子漫线系的一条谱线（2D3/2→2P1/2在弱磁场中的塞曼分裂，作出能级分裂跃迁图.
4.（10分2211Na的半衰期为2。
6年.试求:
（1平均寿命和衰变常数;（25mg2211Na减少到1mg
需要多长时间?
（ln10=2。
303，ln2=0.693
5.（10分试计算中子与O17
8核发生（n,2n反应的反应能和阈能。
（M（O17
8=16.999130u，M（O168=15。
994915u，M（O158=15。
003071u，mn=1。
008665u
试卷B（聊师
1。
α粒子以速率V0对心碰撞电荷数为Z的原子核，α粒子所能达到的离核的最小距离等于多少?
2.根据玻尔-索末菲理论，氢原子的主量子数n=3时，电子可能有几种不同形状的轨道,它们相应的轨道角动量，能量是否相等？
3。
单电子原子关于l,j的电偶极跃迁定则是什么?
4。
基态为4F3/2的钒原子，通过不均匀横向磁场将分裂为几束？
基态钒原子的有效磁矩μJ等于多少玻尔磁子μB？
5。
试求出磷（P,Z=15.氯（Cl，Z=17原子基态电子组态和基态谱项。
6.d电子与s电子间为LS耦合，试求出可能合成的总轨道角动量LP大小。
二、1。
假定1H36Cl分子的转动常数B=10。
7cm—1，试计算最低的两个转动能级的能量（hc=12400eV⋅0
A
2。
已知59Co的原子基态光谱项（仅与核外电子有关为4F9/2,原子谱项的超精细结构分裂为8个成分.试确定59
Co核的自旋IP的大小.3.维持链式反应的条件是什么?
4。
强子的夸克模型认为中子和介子是如何组成的?
三。
一个动能为3。
0eV的电子被氦核所俘获，并发出波长为2400埃的光子.试问该电子被俘获到氦离子He+的哪个能级?
试求He+离子由该能级跃迁到n=2的能级发出光子的波长.四、1.39Ca可发生β+衰变，试求出所放出的β+粒子的最大动能。
（MCa=38.970711u，M核=38.963709u,Mec2=0.511MeV
2.用动能为的粒子轰击,观察到在方向上有动能为的质子出射。
试写出核反应方程式，并确定该反应的反应能.
3.He原子单一态1s3d1D2→1s2p1P1跃迁产生的谱线波长为6678。
1埃。
在B=1.2T的磁场中
发生塞曼效应.试问：
（1在垂直于B的方向观察时有几条谱线？
波长各为多少？
（2迎着B
的方向观察时有几条谱线?
波长各为多少？
（hc=12400eV⋅0
A,μB=5。
79⨯10-15eV⋅T-1试卷C（山师
下列数据供答题时使用：
组合数
024πεe=1.44MeV⋅fm，hc=12400eV⋅0AR∞hc=13。
6ev，78Li原子质量mLi=7.016005u74Be原子质量m7Be=7.016930u,H原子质量mH=1007825u,中子质量mn=1.008665u,1u=931.5MeV/c2
一、根据基本粒子所参与的相互作用，可将基本粒子分为哪几类?
二、试问4。
0MeV的α粒子与金核（Z=79对心碰撞时的最小距离是多少?
三、试计算原子处于2D3/2态的总磁矩μJ（以玻尔磁子μB为单位.
四、试确定填满n=2壳层的原子中,下列量子数相间的电子数:
（1ms=1/2；（2lm=—1。
五、HCl分子的远红外吸收光谱中,观测到多条吸收谱线。
这些谱线的波数间隔近似,其平
均值为20.68cm-1,试求该分子第一激发转动态与转动基态间的能量差.
六、已知5927Co的原子基态光谱项（仅与核外电子有关为4F1/2原子谱项的超精细结构为8
个成分。
59Co核的自旋I
七、已知22688Ra、22288Ra和48He的质量分别为226.025436u、222.017608u和4。
002603u。
试
计算226Ra放出的α粒子动能。
八、试求73Li（p，n7Be的反应能和阈能。
九、实验发现，基态氢原子可吸收能量为12。
7eV的光子.（1试问氢原子吸收光子后将被
激发到哪个能态？
（2在能级图上标出受激发的氢原子向较低能级跃迁时可能发出几条光谱线？
（3算出这几条光谱线中波长最短的一条的波长.
中科院上海光机所（1999
原子物理与量子力学试题（原子物理部分85分
1。
（15分计算下列粒子的德布罗意波长：
（110MeV的光子；（2动能为10MeV的电子；（3动能为10MeV的中子（中子的静止能量为940MeV.
2.（15分（1试写出氖原子基态的电子组态,给出基态量子数:
总角动量子数J、轨道量子数L、自旋量子数S.（2给出氖原子的最低一组激发态的电子组态及相应状态的量子数：
L、S、J.
3.（15分对于氢原子、Li++，认为原子核是不动的，是根据玻尔模型计算：
（1前两个玻尔轨道的半径及电子在这些轨道上的速度;（2电子在基态的动能和它的结合能；（3发电势及共振线（第一激发态与基态间的跃迁辐射。
4。
（10分已知氢原子的巴尔末系及He+的毕克林系的线系限波数分别为：
2741940m—1和2743059m-1，求电子与质子的质量之比。
5.（15分计算下列各原子核的半径：
U，Ag，He23892107474
2，设fm45。
10=r.
6。
（15分举例说明原子物理在科技中的作用.
临沂师范学院物理系
原子物理学期末考试试题（A卷
一、论述题25分，每小题5分
1。
夫朗克—赫兹实验的原理和结论。
2.泡利不相容原理。
3。
X射线标识谱是如何产生的?
4。
什么是原子核的放射性衰变?
举例说明之。
5.为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量?
二、（20分写出钠原子基态的电子组态和原子态。
如果价电子被激发到4s态，问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线？
试画出能级跃迁图,并说明之。
三、（15分对于电子组态3p4d，在LS耦合时,（1写出所有可能的光谱项符号;（2若置于磁场中,这一电子组态一共分裂出多少个能级?
（3这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁？
四、（20分镉原子在1D2→1P1的跃迁中产生的谱线波长为6438埃.当镉原子置于强度为2T的均匀磁场中时发生塞曼效应，试计算谱线塞曼分裂中各分量的波长和它们之间的波长差,并画出相应的光谱跃迁图。
五、（1（10分用中子打击F199产生O9,并放出一个新粒子，写出核反应方程式;在实验室坐标系中，这种核反应发生时中子必须有的最小的能量是4。
1MeV,试求反应能Q值（n10:
1.008665u,F199：
18。
998405u.
（2（10分已知U235的核子的平均结合能为7.572MeV,Sn117及Sn118的核子的平均结
合能为8。
6MeV,求U235
裂变为两个Sn核时放出多少能量?
平均一个核子释放多少能量？
临沂师范学院物理系原子物理学期末考试试题（A卷标准答案和评分标准
一、论述题25分，每小题5分
1。
原理:
加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收电子转移的
4.9eV的能量跃迁到第一激发态。
处第一激发态的汞原子返回基态时，发射2500埃的紫外光.（3分
结论：
证明汞原子能量是量子化的,即证明玻尔理论是正确的.（2分
2.在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。
（5分
3.内壳层电子填充空位产生标识谱。
（5分
4.原子核自发地的发射αβγ射线的现象称放射性衰变，（4分
例子（略（1分
5。
因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为8。
6MeV大于轻核或重核的核子的平均结合能，故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大能量。
（5分
二、（20分（1钠原子基态的电子组态1s22s22p63s；原子基态为2S1/2。
（5分
（2价电子被激发到4s态向基态跃迁时可发出4条谱线。
（6分
（3依据跃迁选择定则10，j1,±=∆±∆=l（3分
能级跃迁图为（6分
三、（15分（1可能的原子态为
1P1,1D2,1F3;3P2，1,0,3D3，2，1，3F4，3，2.（7分
（2一共条60条能级.（5分
（3同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。
（3分
四、（20分单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单位B6.4612=∆≈⎪⎭⎫⎝⎛∆λ
λλ（5分则得0
A39.0=∆λ（5分
和0
000A6438。
39A6437A6437。
6
=，=,=+—λλλ（5分能级跃迁图为（5分
五、（1（10分HOFn1119819910+→+（5分MeV89.3100min
-=+—=MMMEQ（5分
（2（10分一个U235共释放241。
6MeV能量。
（5分平均一个核子释放1。
036MeV能量.（5分
临沂师范学院物理系
原子物理学期末考试试题（B卷
一、论述题25分,每小题5分
1。
玻尔理论的成功之处和局限性。
2。
波函数及其物理意义.3.泡利不相容原理。
4.X射线标识谱是如何产生的？
5。
什么是原子核的放射性衰变？
举例说明之。
二、（20分当处于基态的氢原子被12。
3eV光子激发后,被激发的氢原子可能产生几条谱线？
求出相应谱线的频率（用玻尔理论,不考虑电子自旋三、（15分钇原子基态为2D,用这种原子进行史特恩—盖拉赫实验时,原子束分裂为4束,求原子基态总磁矩及其在外磁场方向上的投影（结果用玻尔磁子表示四、（20分镉原子在1D2→1P1的跃迁中产生的谱线波长为6438埃。
当镉原子置于强度为2T的均匀磁场中时发生塞曼效应,试计算谱线塞曼分裂中各分量的波长和它们之间的波长差，并画出相应的光谱跃迁图。
五、（1（10分为进行HOFn1
119819910+→+的核反应,在验室坐标系中,这种核反应发生时中子必须有的最小的能量是4。
1MeV,试求反应能Q值（n10：
1.008665u，F19
9：
18.998405
u。
（2（10分已知
U235
的核子的平均结合能为7.572MeV，Sn117及Sn118的核子的平均结合能为8。
6MeV,求
U235
裂变为两个Sn核放出的能量及平均一个核子释放多少能量？
临沂师范学院物理系
原子物理学期末考试试题（B卷标准答案和评分标准
一、论述题25分，每小题5分
1。
玻尔理论成功之处：
定态的概念，能量量子化，辐射频率法则，氢原子光谱五个线系的形成，为量子力学的建立奠定了基础。
（3分
局限性：
没有脱离经典物理的框架,量子化条件的引入没有严密的数学证明,不能解释氢原子光谱的强度、宽度等，无法全面地描述原子现象。
（2分
2.微观粒子状态用波函数（trΨ,
描写，一般情况下波函数是复数。
（2分
波函数模的平方（2
，tr
表示t时刻在dzzzdyyydxxx+++～，~,~区间单位体元
内发现粒子的几率。
（3分
3.在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态.（5分4.内壳层电子填充空位产生标识谱。
（5分
5。
原子核自发地的发射γβα、、射线的现象称放射性衰变,（4分
例子（略（1分
二、（20分基态的氢原子被12。
3eV光子激发后,跃迁到3=n的能级.（5分被激发的氢原子可能产生3条谱线，相应谱线的频率分别是
Hz10
Hz，10918。
215152151⨯=⨯=λλ.（15分
三、（15分（1基态2D的钇原子束在外磁场中分裂为412=+j束,由此得2
3
=
j，由2
D得21,2=
=SL,求得5
3
=g。
（5分（2BJeJPmeg
μμ10
32==。
（5分（3BeJJzeJzmegMPmeg
μμ⎪⎭
⎫
⎝⎛—-===109，103，103,10922。
（5分四、（20分单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹
单位B6.4612=∆≈⎪⎭⎫⎝⎛∆λ
λ
λ（5分；则得0
A39.0=∆λ（5分
和0
000A6438.39A6437A6437。
6
=，=，=+—λλλ（5分能级跃迁图为（5分
五、（1（10分HOFn1
119
819
91
0+→+
MeV89.31
00
min
-=+—=MMMEQ（10分
（2（10分一个
U235
共释放241。
6MeV能量。
（5分
平均一个核子释放1.036MeV能量。
（5分
原子物理学试题（A卷
一、选择题（每小题3分,共30分
1。
在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：
A。
4:
1B。
2：
2C。
1：
4D.1:
8
2.欲使处于激发态的氢原子发出αH线,则至少需提供多少能量（eV？
A.13。
6B。
12.09C。
10。
2D.3。
4
3.已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃,辅线系线系限波长为3519埃，则Li原子的电离电势为:
A。
5。
38VB。
1。
85VC。
3.53VD。
9.14V4.试判断原子态：
1s1s3S1，1s2p3P2,1s2p1D1，2s2p3P2中下列哪组是完全存在的？
A.1s1s3S11s2p3P22s2p3P2B。
1s2p3P21s2p1D1
C。
1s2p3P22s2p3P2D.1s1s3S12s2p3P21s2p1D15.原子在6G3/2状态，其有效磁矩为:
A.
Bμ3;B.0；C.Bμ2；D.Bμ2
-6。
氖原子的电子组态为1s22s22p6，根据壳层结构可以判断氖原子基态为：
A.1P1;B.3S1；C.1S0;D。
3
P0。
7。
原子发射伦琴射线标识谱的条件是：
A.原子外层电子被激发；B。
原子外层电子被电离;
C.原子内层电子被移走;D.原子中电子自旋―轨道作用很强.
8.设原子的两个价电子是p电子和d电子,在L-S耦合下可能的原子态有：
A.4个；B。
9个;C.12个；D.15个。
9.发生β+衰变的条件是
A.M（A，Z>M（A,Z—1+me；B.M（A,Z>M（A，Z+1+2me；C.M（A，Z>M（A,Z-1；D.M（A，Z〉M（A，Z—1+2me
10。
既参与强相互作用，又参与电磁相互作用和弱相互作用的粒子只有：
A.强子；B.重子和规范粒子；C.介子和轻子;D。
介子和规范粒子二、填空题（每题4分,共20分
1.原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中α粒子的____________________。
2.夫—赫实验的结果表明___________________________________。
3.如果原子处于2P1/2态,它的朗德因子g值为___________。
4.8536Kr样品的原子核数N0在18年中衰变到原来数目的1/3，再过18年后幸存的原子核数为_________。
5。
碳原子基态的电子组态和原子态分别是________________________。
三、（10分用简要的语言叙述玻尔理论，并根据你的叙述导出氢原子基态能量表达式。
四、（15分①已知:
35。
1=∆s，86。
0=∆p，01。
0=∆d，求钠原子的电离电势。
②若不考虑精细结构,则钠原子自D3态向低能级跃迁时,可产生几条谱线?
是哪两个
能级间的跃迁?
各对应哪个线系的谱线？
若考虑精细结构,则如何?
五、（10分解释Cd的6438埃的红光（1D2→1P1在外磁场中的正常塞曼效应,并画出相应的能级图.六、（8分氦原子有两个价电子,基态电子组态为1s1s若其中一个电子被激发到2p态，由此形成的激发态向低能级跃迁时有多少种可能的光谱跃迁？
画出能级跃迁图。
七、（7分用α粒子轰击147N原子核，生成178O原子核。
试计算核反应能和阈能。
已知：
11H：
1.007825u，42He：
4.002603u，147N：
14.003074u，17
8O:
16。
999133.
原子物理学试题（A卷标准答案和评分标准
一、选择题（每小题3分，共30分CBACBCCCDA
二、填空题（每题4分,共20分
1.大角散射2。
原子能量量子化3。
2/34.N0/95。
1s22s22p23P0三、（10分玻尔假设:
定态假设、频率条件、轨道角动量量子化假设5分
氢原子基态的能量242
01241emEe⎪⎪⎭
⎫⎝⎛-=πε
5分四、（15分①已知：
35。
1=∆s,86.0=∆p,01.0=∆d,钠原子的电离电势
V14。
532
≈∆-=
e
Rhc
Us5分
②若不考虑精细结构,则钠原子自D3态向低能级跃迁时跃迁选择定则1，±∆=l可发出
3条谱线,其中主线系一条：
PS33~—=ν
；锐线系一条：
SP43~—=ν;漫线系一条:
DP33~-=ν
能级跃迁图如下.5分考虑精细结构，则钠原子自D3态向低能级跃迁时可发出7条谱线。
5分
依据跃迁选择定则10，j1,±=∆±∆=l，能级跃迁图如下。
不考虑精细结构2
五、（10分单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹
单位B6。
4612=∆≈⎪⎭⎫⎝⎛∆λ
λ
λ，则得0
A39.0=∆λ（5分
和0
000A6438。
39A6437A6437。
6=,=,=+—λλλ
能级跃迁图为（5分
六、（8分氦原子有两个价电子,基态电子组态为1s1s若其中一个电子被激发到2p态，由此形成的激发态向低能级跃迁时有3种可能的光谱跃迁。
依据跃迁选择定则10,J1,，0±=∆±∆=∆=LS能级跃迁图如下.5分
七、（7分用α粒子轰击147N原子核，生成178O原子核。
147N+42He→p+178O已知：
11H：
1.007825u,42He：
4.002603u，147N：
14.003074u，178O:
16。
999133。
核反应能4分
（（［］（MeV
18。
1001281.0006958
。
18005677。
182
22—≈-=—=+—+=cccMMMMQOHNα
核
升级会员 