原子物理学第四版 课后答案---标准版.doc

原子物理习题库及解答第一章1-1 由能量、动量守恒 (这样得出的是电子所能得到的最大动量，严格求解应用矢量式子) p 得碰撞后电子的速度 p故 由1-2 （1） （2） 1-3 Au核： Li核：1-4 （1）（2）1-5 1-6 时，时，1-7 由，得由，得 1-8（1）设碰撞前m1的速度为v1，动量为p1。 碰撞后m1的动量为，m2的动量为 由动量、能量守恒可得： 其中，将它代入上两式可得： 它们之间的矢量关系可用下图表示，其中圆心C为质心，表示质心系里m1碰撞后的速度。当 时，A点在圆上 时，A点在圆上时，A点在圆外由图可知， （2）因（请参阅朗道的力学）1-9 对Au核： 对Ag核：由可求得 （其中 ； ）1-10 （1）（2）（3） 第二章2-1 （1）（） （2）（）2-2 利用公式 （1） H原子： （）， （）， He+离子：（）， （）， Li+离子：（）， （），（2） H原子： He+离子：Li+离子：（3） H原子： （） He+离子： （）Li+离子： （）2-3 2-4 由能量、动量守恒可得质子的阈能：2-5 （1） 现 故（米3） （2）室温下氢原子2-6 只观察到赖曼系的头四条谱线 1216 ，1026 ，973 ，950 2-7 故2-8 利用 2-9 利用折合质量 （1）（2）V电离=13.6/2=6.8(V) （3）（）2-10 （1）（）（2）（3）（）2-11 ， 将代入 2-12 （1） （2）反冲能 2-13 利用选择定则 ，共有6条。2-14 （1） 上两式相加得， （2）第三章3-1 3-2 3-3 3-4 = 124 (T/m) (gJ = 2, mJ = 1/2)3-5 3-6 ，且，故分裂成四条。 3-7 又 是Li+.3-8 又3-9 （略）3-10 能级图：3S1分裂成三条，g = 2 3p0不分裂 故不是正常塞曼效应。3-11 参照书图15.7由此可计算得 3-12 （1） （2） 而 3-13 （1）（2）（3）3S态的能级分裂： 3P态的能级分裂： 能级图见p115图书馆5.11。3-14 （）谱线分裂为三条： （） （） （）第四章4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 价电子数为偶数的氦，Be, Mg, Ca，可能出现正常塞曼效应。S可能为0。4-6 ，先算L-S耦合j-j耦合 共18种态，且出现相同J的次数也和L-S耦合相同。4-7 （1）np4形成的电子态与np2相同如考虑泡里原理只有，其中能量最低。（2）np5形成的电子态同np1相同，故只有，其中态能量最低。 （3）同上题的LS耦合，由于非同科电子，故有，其中能量最低。4-8 （2S，3P）所形成的原子态为 L S = 0 S = 1 根据跃迁的选择定则 , 共可产生10条光谱线: (若该电子被激发到2P态，则只发一条光谱)4-9 故J = 0，必定有的基态。 4-10 2 1 0 -1 -2 4 3 2 1 0 2 3 2 1 0 -1 1 2 1 0 -1 -2 01 0 -1 -2 -3 -10 -1 -2 -3 -4 -2S = 0时，ML = 4 3 2 1 0 1 2 3 4 L = 4 = 2 1 0 1 2 L = 2 = 0 L = 0S = 1时, 对角线上值不能取 ML = 3 2 1 0 1 2 3 L = 3 = 1 0 1 L = 1有其中最低。4-11 基态氦原子是，故不分裂，只有1束。 而硼原子的基态是 ，分裂为2束。4-12 的电子组态为 故基态为： 的电子组态为： （倒转次序） 故基态为： 的电子组态为： ，倒转次序，故基态为第五章5-1 5-2 利用 解得 5-3 （应是电离一个L电子所做的功）5-4 的末态，而的末态谱线强度同末态数成正比，故比强2倍。5-5 （1） （2）的波长（） 激发L系所需的最小能量为 5-6 利用 （）5-7 利用散射光子能量最小。电子的动能 5-8 ， 联立可得 5-9 ， 可得 解得：5-10 故无论多大，不能产生正负电子偶。5-11 采用质心系，反应后动量都为0，故只要考虑能量守恒。（反应后电子在质心系动量为0。）故有，不可能产生光电效应。5-12 能量守恒 动量守恒 故不能在真空中发生光子电子对过程。5-13 （1）先考虑： 再同耦合： 满壳层缺2个，倒转次序，故基态为（2） 故 （3），5-14 （克/厘米2）第六章6-1 当时，（） 时，（）时，（）6-2 （1） （2） 6-3 （1）（2）（）6-4 （）6-5 由 得 其中 6-6 （1） （2） 故6-7 6-8 6-9 （1） （2） （3）6-10 （1）（2）（3）6-11 设势阱边界为0，a，则 而 按经典理论，粒子在空间出现的几率相同为 故 与时的量子结论一致。6-12 由 及二阶导数小于0得 （第一玻尔半径）由 及二阶导数小于0得 6-13 6-14 （略）6-15 立方程： ：方程解为： ：利用波函数标准条件： 得B=0 -（1） -（2）得： 或 由图解法， 可判断存在束缚态的条件为： 即 6-16 由透射几率 估计，由于分子都是宏观量 第七章7-1 根据原子的质量求 7-2 故（年）7-3 1克碳中碳14的含量为（克） 故（个）/克故而由（年）7-4 由天，/天 7-5 故7-6 故7-7 变化时放出的能量为 K电子的结合能 故中微子的能量为 7-8 （1） 反应能（2） 反应能7-9 入射质子的能量 又 而 7-10 参阅史包尔斯基采用原子质量的精确表达式： 由得， 由相当衰变最稳定的那些原子的Z、A代入上式可求得 故7-11 （1）设碳原子的质量为，碰撞后的速度为，能量为，由 能量守恒 动量守恒 可得 （A为碳原子的质量数）因此经一次碰撞后的中子能量为 故N次碰撞后的能量为 （2） （次）7-12 （1）质子的结合能 的激发能级 （2）由 可得各能级的平均