原子物理学答案

原子物理学答案Tag内容描述：<p>1、- 1 - 目目 录录 第一章 原子的位形 - 1 - 第二章 原子的量子态：波尔模型 - 7 - 第三章 量子力学导论12 第四章 原子的精细结构：电子的自旋 16 第五章 多电子原理： 泡利原理 23 第六章 X 射线 28 第七章 原子核物理概论 . 没有 Error! Bookmark not defined. 第一章第一章 原子的位形原子的位形 1-1)解： 粒子与电子碰撞，能量守恒，动量守恒，故有： e e vmvMvM vMmvMv 222 2 1 2 1 2 1 222 e e v M m vv v M m vv e vmp e e p = m vp = m v ，其大小： (1) 222 ( )()() e m vvvvvvv M 近似认为：();pM vvvv 2 2 e m vvv。</p><p>2、原子物理学习题解答1.1 电子和光子各具有波长0.20nm,它们的动量和总能量各是多少?解：由德布罗意公式,得：1.2 铯的逸出功为1.9eV,试求: (1)铯的光电效应阈频率及阈值波长;(2)如果要得到能量为1.5eV的光电子,必须使用多大波长的光照射?解：(1) 由爱因斯坦光电效应公式知,铯的光电效应阈频率为:阈值波长: (2) 故: 1.3 室温(300K)下的中子称为热中子.求热中子的德布罗意波长?解：中子与周围处于热平衡时,平均动能为:其方均根速率: 由德布罗意公式得：1.4 若一个电子的动能等于它的静止能量,试求：(1)该电子的速度为多大?(2)其相应的德布罗意。</p><p>3、原子物理学习题解答刘富义编临沂师范学院物理系 理论物理教研室第一章 原子的基本状况1.1 若卢瑟福散射用的a粒子是放射性物质镭C 放射的，其动能为 7.68 106 电子伏特。散射物质是原子序数 Z = 79 的金箔。试问散射角q = 150o 所对应的瞄准距离b多大？解：根据卢瑟福散射公式：得到：c o t q2= 4 p e 0M v 2b =2 Z e 24 p e 0 K a bZ e 2Z e2ctg q7 9 (1 .6 0 1 01 9 ) 2 ctg 1 5 0o2 2 - 1 5b。</p><p>4、第四章习题解答4-1 一束电子进入1.2T的均匀磁场时,试问电子的自旋平行于和反平行于磁场的电子的能量差为多大? 解：磁矩为的磁矩，在磁场中的能量为：U = -= -B电子自旋磁矩 =电子自旋平行于和反平行于磁场的能量差u =B (-B) =2Bu = 2B =2 0.5788eV 1.2 T = 1.39 eV4-2 试计算原子处于状态的磁矩及投影z的可能值.解：由可知 S= J= L=2=+=+=又= = =1.55 =1.55 又 又或即4-3 试证实:原子在状态的磁矩等于零,并根据原子矢量模型对这一事实作出解释.解：由 可知：S = J = L = 4 即原子在状态的磁矩等于零。解释：原子的总角动量为。</p><p>5、原子物理学习题解答刘富义 编临沂师范学院物理系理论物理教研室第一章 原子的基本状况1.1 若卢瑟福散射用的粒子是放射性物质镭放射的，其动能为电子伏特。散射物质是原子序数的金箔。试问散射角所对应的瞄准距离多大？解：根据卢瑟福散射公式：得到：米式中是粒子的功能。1.2已知散射角为的粒子与散射核的最短距离为 ，试问上题粒子与散射的金原子核之间的最短距离多大？解：将1.1题中各量代入的表达式，得：米1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘。</p><p>6、第一章 习题1、2解1.1 速度为v的非相对论的粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：粒子的最大偏离角约为10-4rad.要点分析: 碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变.并不是像教材中的入射粒子与靶核的碰撞(靶核不动).注意这里电子要动.证明：设粒子的质量为M，碰撞前速度为V，沿X方向入射；碰撞后，速度为V，沿方向散射。电子质量用me表示，碰撞前静止在坐标原点O处，碰撞后以速度v沿方向反冲。粒子-电子系统在此过程中能量与动量均应守恒，有：（1）（2）（3） 作运算：（2）sin(3)cos,得（4）（5）再将（4）、（5）二式与（1）式联立，消去与。</p><p>7、第二章习题 2-1 铯的逸出功为1.9eV，试求：(1)铯的光电效应阈频率及阈值波长；(2)如果要得到能量为1.5eV的光电子，必须使用多少波长的光照射?解：（1） E=h-W 当h=W时，为光电效应的最低频率（阈频率），即 =W/h=1.91.610-19/6.62610-34 =4.591014 hc/=w =hc/w=6.5410-7(m)(2) mv2/2=h-W 1.5= h-1.9 =3.4/h =c/=hc/3.4(m)=3.6510-7m2-2 对于氢原子、一次电离的氦离子He+和两次电离的锂离子Li+，分别计算它们的：(1)第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度；(2)电子在基态的结合能；(3)由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一。</p><p>8、1. 、由基态到第一激发态所需的激发能量分别为10.2 eV、 40.8 eV、 91.8 eV;由第一激发态跃迁到基态所辐射的光子波长分别为 122 nm、 30.5 nm、 13.5 nm、2. 4.5MeV的粒子与金核（Z=79）对心碰是的最小距离是 50.6 m、与核对心碰撞的最小距离（考虑质心系运动）是 3.02m3. 氦离子从第一激发态跃迁到基态辐射的光子的能量石 40.8 eV，辐射的光子使基态的氢原子电离从而放出电子，电子的动能为 eV。4. 状态的原子的磁矩为 -1.55，在Z方向上的投影可能值为 。LS耦合的朗德因子为 。5. 锌原子的一条谱线（）在磁感应强度B的磁场中发生塞满分裂。</p><p>9、第二章习题 2-1 铯的逸出功为1.9eV，试求：(1)铯的光电效应阈频率及阈值波长；(2)如果要得到能量为1.5eV的光电子，必须使用多少波长的光照射?解：（1） E=h-W 当h=W时，为光电效应的最低频率（阈频率），即 =W/h=1.91.610-19/6.62610-34 =4.591014 hc/=w =hc/w=6.5410-7(m)(2) mv2/2=h-W 1.5= h-1.9 =3.4/h =c/=hc/3.4(m)=3.6510-7m2-2 对于氢原子、一次电离的氦离子He+和两次电离的锂离子Li+，分别计算它们的：(1)第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度；(2)电子在基态的结合能；(3)由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一。</p><p>10、第六章 磁场中的原子6.1 已知钒原子的基态是。（1）问钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为几束？（2）求基态钒原子的有效磁矩。解：（1）原子在不均匀的磁场中将受到力的作用，力的大小与原子磁矩（因而于角动量）在磁场方向的分量成正比。钒原子基态之角动量量子数，角动量在磁场方向的分量的个数为，因此，基态钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为4束。（2）按LS耦合：6.2 已知原子跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线，其间距，试计算所用磁场的感应强度。解：裂开后的谱线同原谱线的波数之差为：氦原子的两个价电子之间是LS型耦合。。</p><p>11、第一章 原子的基本状况1.1 若卢瑟福散射用的粒子是放射性物质镭放射的，其动能为电子伏特。散射物质是原子序数的金箔。试问散射角所对应的瞄准距离多大？解：根据卢瑟福散射公式：得到：米式中是粒子的功能。1.2已知散射角为的粒子与散射核的最短距离为 ，试问上题粒子与散射的金原子核之间的最短距离多大？解：将1.1题中各量代入的表达式，得：米1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原。</p>