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1、完整版原子物理学复习doc第一章 原子的基本状况一、学习要点1原子的质量和大小 ,M (X)A( g)AuN AR 10 -10 m ,No=6.022 1023/mol12 C的质量1.6605410-27kg1u122原子核式结构模型(1)汤姆孙原子模型(2)粒子散射实验：装置、结果、分析(3)原子的核式结构模型(4)粒子散射理论：1 2Ze2库仑散射理论公式： b 4 0 M v 2 ctg 2(5)原子核大小的估计 ( 会推导 ):2散射角 ： rm12Z e2(11),40Mv0sin24Z e2 15 14粒子正入射： rm40 Mv02,rm 1010m二、基本练习1选择(1)原

2、子半径的数量级是：A10 10cm;B.10 -8 m C. 10-10 mD.10 -13 m(2) 原子核式结构模型的提出是根据粒子散射实验中：A. 绝大多数粒子散射角接近180B. 粒子只偏 23C.以小角散射为主也存在大角散射 D. 以大角散射为主也存在小角散射(3)用相同能量的 粒子束和质子束分别与金箔正碰，测量金原子核半径的上限 . 问用质子束所得结果是用 粒子束所得结果的几倍？A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 24 一强度为 I 的 粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。若=90对应的瞄准距离为 b，则这种能量的 粒子与金核可能达到的最短距离为：A. b; B.

3、2b; C. 4b; D. 0.5b。2简答题（1）简述卢瑟福原子有核模型的要点 .（2）简述 粒子散射实验 . 粒子大角散射的结果说明了什么？3褚书课本 P2021：（1）. （2）. （3）；第二章 原子的能级和辐射一、学习要点 ：1.氢原子光谱：线状谱、 4 个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式 R( 1212 ) 、mn光谱项 T nR2 、并合原则： T (m) T (n)n2.玻尔氢原子理论：(1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容（记熟）(2) 道理 （会推 ）： 原子中假 原子核静止， 子 核作匀速率 周运 42n2420;rn0 2 n2a0, a000,529 A2meZ

4、 eZme en4e2ZecZ ,e21；0 cnn40 c137En(1) 2 me Z2 e4R hcZ 2hcT n ， n .2.3402 2n 2n 2(3) ：（ a） 原子 4 个 系的形成 R2 2me e4, R Z 2 (11)(会推 ）(4 0 )2 h3cm2n 2非量子化 道 迁h1 mv 2 (EE n )2（ b）夫赫 ：装置、 . 果及分析；原子的 离 、激 3. 离子（ He ,Li ,正 子偶素 . 原子等）(1)He+ 光 : 克林系的 、波数公式、与 原子巴耳末系的异同等(2)理 理（会推 ）： 及原子核的运 ， 子和原子核 共同 心作匀速率 周运 M

5、m,正 荷中心之距 rn40 22 n2eZ.M mee能量 En(1) 2Z 2e4，里德伯常数 化 RA R1402 2n21meM重 （ ）的 4. 道理 索末菲量子化条件pdq n q h, nq 为整数1)2 meZ 2e44 022, bnp n , En(22n2 ,a2na ， n 1,2,3, ; n 1,2,3, , n4 0mZenn一定， En 一定，长半轴一定， 有 n 个短半轴， 有 n 个椭圆轨道 （状态），即 E n 为 n 度简并。二、基本练习1选择题(1)若氢原子被激发到主量子数为 n 的能级 ,当产生能级跃迁时可能发生的所有谱线总条数应为：A n-1 B

6、.n(n-1)/2 C .n(n+1)/2 D .n(2)氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为：A.R/4 和 R/9 B.R 和 R/4 C.4/R 和 9/R D.1/R 和 4/R(3)氢原子赖曼系的线系限波数为 R,则氢原子的电离电势为：A 3Rhc/4 B. Rhc C.3Rhc/4e D. Rhc/e(4)欲使处于激发态的氢原子发出 H 线，则至少需提供多少能量（eV）?A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.4(5)用能量为 12.7eV 的电子去激发基态氢原子时 ,受激氢原子向低能级跃迁时最多可能出现几条光谱线（不考虑自旋） ；A.3 B.10 C.1 D.

7、4(6)有速度为 1.875 106 m/s 的自由电子被一质子俘获 ,放出一个光子而形成基态氢原子 ,则光子的频率（ Hz）为 :A 3.3 10 15 ； B.2.4 10 15 ； C.5.7 10 15 ；D.2.1 1016 .（7）已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢原子的结构的 “正电子素 ”那么该 “正电子素 ”由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为：A 3 R /8 B.3 R /4 C.8/3 R D.4/3 R(8)象 子（带有一个单位负电荷）通过物质时，有些在核附近的轨道上将被俘获而形成 原子，那么 原子基态轨道半径与相应的电子轨道半径之比为（ 子的质量

8、为 m=206me）A.1/206 B.1/(206)2 C.206 D.2062(9)电子偶素是由电子和正电子组成的原子，基态电离能量为：A.-3.4eV B.+3.4eV C.+6.8eV D.-6.8eV(10)根据玻尔理论可知，氦离子 He+ 的第一轨道半径是：A 2 a0 B. 4 a0 C. a0 /2 D. a0 /4(11）在 He+离子中基态电子的结合能是：A.27.2eV B.54.4eV C.19.77eV D.24.17eV(12)夫赫实验的结果表明：A 电子自旋的存在； B 原子能量量子化 C 原子具有磁性；D原子角动量量子化10.He+ 中的电子由某个轨道跃迁到另一

9、轨道，相应物理量可能发生的变化如下：A.总能量增加，动能增加，加速度增加，线速度增加；B.总能量增加，动能减少，加速度增加，线速度减少；C.总能量减少，动能增加，加速度增加，线速度增加；D.总能量减少，动能增加，加速度减少，线速度减少。10.下 图 表 示 从 基 态 起 汞 原 子 可 能 的 某 些 能 级 （ 以 eV为单位），总能量为 9eV 的自由电子与处于基态的汞原子碰撞，碰撞之后电子所具有的能量（以 eV 为单位）可能值是什么？（允许忽略汞原子动量的变化）。A. 0.2, 1.4, 4.1；B. 2.3, 3.5, 4.1；C. 0.2, 2.3, 4.1；D. 1.4, 0.2

10、, 3.5。能量 （ eV ）0-1.6 -3.7-5.5-10.4 基态3简答题（1）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 .（2）写出下列物理量的符号及其推荐值（用国际单位制） ：真空的光速、普朗克常数、玻尔半径、玻尔磁子、玻尔兹曼常数、万有引力恒量 . （2000 南开大学）（3）解释下列概念：光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、对应原理 .4计算题（1）为了将一次电离的氦离子激发到第二激发态，用一快速电子与氦离子相碰撞， 试求电子的最小速度 （设氦离子原先静止并处于基态）E = RHe hcZ21/12 1/32 = 13.6 4 8/9 = 48.36eV

11、当 Ek E , 其中 Ek =1 meV2, 能使 He+激 到第二激 2Vmin = (2 E /me) 1/2 = (248.36/(0.511 106) 1/2 3 108 = 4.13 106m s-12正 子与 子相遇可形成一 构的 子偶素。已知正 子与 子的 量相等， 量相等但符号相反。 假 玻 的 原子理 子偶素适用， 算其基 的能量与第一玻 道半径 （略去体系的整体运 ）。E112,12cme2E11 mc21136. eV68.eV122e2r1me a0mea0529.102nm2me楮 P76-77 (1)(2) (4)(5)(6)(7)第三章 量子力学初步一、学 要点

12、1德布 意假 ：(1)内容： E h, phk,k2 n(2) ：戴 革末 子=h12.262meVV（? ）2 不准关系： x px , t E ；2 23 量子力学 原子的 理 道角 量 p l l 1 ,l 0,1,2, , n 1， l 称 道角量子数，l 道角量子数 l =0 1 2 3 4 子原 子s p d f g S P D F G 能量 En(1) 2 me Z 2e4R hcZ2hcT n ， n .2.3 402 2 n2n 2 道投影角 量 plz ml ,mll ,l 1 , ,0,1, ,l 1,l ，称 道磁量子数，表征 道角 量 外 方向的取向， 道角 量 外

13、方向的投影 描述 子空 运 的三个量子数 n,l , ml 的名称、取 范 、所表征的物理量表达式二、基本 （1） 了 德布 意假 ,戴 革末于 1927 年在 晶体上做了 子衍射 从而 明了：A. 子的波 性和粒子性 B. 子的波 性 C. 子的粒子性D.所有粒子具有二 性(2)德布 意假 可 下列关系式：A .E=h ， p= h ; B.E= ，P= ; C. E=h ，p= ; D.E= ，p=(3) 使 子的德布 意假 波 100 埃 , 加多大的加速 ：A11.51 106V ； B.24.4V ； C.24.4 105V； D.15.1V(4）如果一个原子 于某能 的 10-7S

14、,原子 个能 能量的最小不确定数量 （以焦耳 位） ：A10-34； B.10-27； C.10-24； D.10-303简答题（1）波恩对波函数作出什么样的解释？（2）请回答测不准关系的主要内容和物理实质 .第四章 碱金属原子和电子自旋一、学习要点1.碱金属原子光谱和能级(1)四个线系 :主线系、第一辅线系（漫） 、第二辅线系（锐）、柏格曼系（基）共振线、线系限波数、波数表达式22nRRRZR Z(2)光谱项 T; n n l , ZZn22n2n2nlnl(3) 起 始 主 量 子 数 Li:n=2;Na:n=3 ;K:n=4 ;Rb:n=5 ;Cs:n=6;Fr:n=7(4)碱金属原子能

15、级 .选择定则 l 1(5)原子实极化和轨道贯穿是造成碱金属原子能级与氢原子不同的原因2电子自旋(1)实验基础与内容：电子除具有质量、电荷外，还具有自旋角动量 pss s 1 , (s1称自旋角量子数）和自旋磁矩 se ps , s3 B .2me自旋投影角动量p sz ms , ms21 称自旋磁量子数l1,l0(2)单电子角动量耦合：总角动量 p jj j 1 , j2，称总角1 , l02量 子 数 （ 内 量 子 数 、 副 量 子 数 ； 总 角 动 量 的 投 影 角 动 量p jz m j, m jj , j 1 , , j 1, j ，称总磁量子数(3)描述一个电子的量子态的四

16、个量子数：强场：n, l ,ml , ms ；弱场：n, l , j, m j原子态（光谱项）符号n2 s 1L jS 态不分裂， P, D , F ,G, 态分裂为两层3碱金属原子光谱和能级的精细结构：(1)原因：电子自旋 轨道的相互作用(2)选择定则： l 1 , j 0, 1画出锂、钠、钾原子的精细结构能级跃迁图二. 基本练习 ：2.选择题：（1）单个 f 电子总角动量量子数的可能值为：A. j =3,2,1,0 ；B .j=3；C. j=7/2 ,5/2;D. j= 5/2 ,7/2（ 2）已知一个价电子的l1, s1 2 ,试由m jmlms 求m j的可能值：A .3/2,1/2

17、,-1/2 ,-3/2 ; B. 3/2 ,1/2 ,1/2, -1/2 ,-1/2,-3/2;C .3/2,1/2 ,0,-1/2, -3/2; D. 3/2,1/2 ,1/2 ,0,-1/2, -1/2,-3/2;（3）锂原子主线系的谱线在不考虑精细结构时 ,其波数公式的正确表达式应为：A. 2S nP ； B. nP 2S ; C 2S nP ;D nP 2S（4）碱金属原子的光谱项为：A.T=R/n 2; B .T=Z 2R/n2; C .T=R/n*2 ; D.T=RZ*2 /n*2（5）锂原子从 3P 态向基态跃迁时 ,产生多少条被选择定则允许的谱线（不考虑精细结构） ?A. 一

18、条 B. 三 条 C. 四 条D.六条（6）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 5.38V B.1.85V C.3.53VD.9.14V（9）钠原子基项 3S 的量子改正数为 1.37，试确定该原子的电离电势：A.0.514V; B.1.51V; C.5.12V;D.9.14V(7)碱金属原子能级的双重结构是由于下列哪一项产生：A. 相对论效应 B.原子实的极化C.价电子的轨道贯穿 D.价电子的自旋轨道相互作用(8)产生钠的两条黄谱线的跃迁是：A. 2P3/22S1/2,2P1/22S1/2;B. 2S1/22P1/2

19、 ,2S1/22P3/2;C. 2D3/22P1/2,2D3/22P3/2;D. 2D3/22P1/2,2D3/22P3/2（9）碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因：A. 电子自旋的存在 B.观察仪器分辨率的提高C.选择定则的提出 D.轨道角动量的量子化(10）考虑电子自旋 ,碱金属原子光谱中每一条谱线分裂成两条且两条线的间隔随波数增加而减少的是什么线系？A. 主线系；B.锐线系；C.漫线系；D.基线系(11）如果l 是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为：A.l0 ;B.l0 或1;C.l1 ;D.l1(12）碱金属原子的价电子处于 n3, l 1 的状态 ,其精

20、细结构的状态符号应为：A .32S1/2 .32S3/2； B.3P1/2.3P3/2； C .32P1/2.32P3/2; D .32D3/2.32D5/2(13）下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的：A .12S1/2; B. 22S1/2; C .32P1/2 ; D. 32S1/2.32D5/2(14）对碱金属原子的精细结构 12S1/2 12P1/2, 32D5/2, 42F5/2,22D3/2这些状态中实际存在的是：A.1 2S1/2,32D5/2,42F5/2; B.12S1/2 ,12P1/2, 42F5/2; C.12P1/2,32D5/2 ,22D3/2;D.32D5/

21、2, 42F5/2,32D3/2（15）钠原子由 nS 跃迁到 3P 态和由 nD 跃迁到 3P 态产生的谱线分别属于：A. 第一辅线系和基线系 B.柏格曼系和锐线系C.主线系和第一辅线系 D.第二辅线系和漫线系（16）d 电子的总角动量取值可能为：A. 35,15 ;B .15 ,3 ;C.63 ,35;D.2222226 , 23简答题（1）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？为什么S 态不分裂， P, D , F , G, 态分裂为两层？（2）造成氢原子精细能级和光谱的原因是什么？（4）在强磁场下描述一个电子的一个量子态一般需哪四个量子数？试

22、写出各自的名称、 .取值范围、力学量表达式？在弱磁场下情况如何？试回答上面的问题 .（5）简述碱金属原子光谱的精细结构（实验现象及解释） .6.考虑精细结构，形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应为2.n 2 S1/ 2 2P3/ 2 n 2S1/ 2 22 P1 / 27.处于 2S1/2 的基态钾原子， 在 0.40 特斯拉的磁场中， 若要诱导电子的自旋变换方向，则需要外加振荡电磁场的频率为11.1010Hz4计算题1.褚书 P143 1.2.4.5.第五章 多电子原子一、学习要点1.氦原子和碱土金属原子：（1）氦原子光谱和能级（正氦（三重态） 、仲氦（单态）（2）镁原子光谱

23、和能级2.重点掌握 L S 耦合3.洪特定则、朗德间隔定则、泡利不相容原理；4.两个价电子原子的电偶极辐射跃迁选择定则；5.复杂原子光谱的一般规律：位移律、交替律、三个电子的角动量耦合、普用选择定则（电子组态的跃迁选择定则，又称宇称跃迁选择定则，或拉波特定则； L-S 耦合选择定则等）二、基本练习选择题(1)关于氦原子光谱下列说法错误的是：A.第一激发态不能自发的跃迁到基态；B.1s2p 3P2,1,0 能级是正常顺序；C.基态与第一激发态能量相差很大；D.三重态与单态之间没有跃迁(2)氦原子由状态 1s2p 3P2,1,0 向 1s2s 3S1 跃迁 ,可产生的谱线条数为：A.0； B.2； C.3； D.1(3)氦原子由状态 1s3d 3D3,2,1 向 1s2p3P2,1,0 跃迁时可产生的谱线条数为：A.3； B.4； C.6； D.5(4) 氦原子有单态和三重态两套能级 ,从而它们产生的光谱特点是: