徐州工程学院原子物理复习.doc

11光伏原子物理75分范围及参考答案注：此份试卷是由11测试班原子物理老师腾绍勇老师给的纸质稿，后经孟祥龙同学编辑而成的。答案出自11光伏、11测试两个班多位大神之手，由于时间仓促，内中错误难免会有很多，在此，此份材料只作为参考材料，若考试考不到，本人不负任何责任。1、 选择题（共10小题，每题2分，共计20分）1、 原子半径的数量级是：（B）A、 B. C. D.2、 根据波尔理论，若将氢原子激发到n=5的状态，则：（A）A. 可能出现10条谱线，分属4个线系 B.可能出现9个谱线，分属3个线系C.可能出现11条谱线，分属5个线系 D.可能出现一条谱线，属莱曼系3、 碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生：（A）A. 价电子自旋与轨道角动量相互作用 B.原子实极化C.价电子的轨道贯穿 D.相对论效应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：（D）A. 单能级各线系皆为单线，三重能级各线皆为三线B. 单能级各线系皆为单线，三重能级各线系皆为双线C. 单能级各线系皆为双线，三重能级各线系皆为三线D. 单能级各线系皆为单线，三重能级各线系较为复杂，不一定是三线5、 原子中轨道磁矩L和轨道角动量L的关系应为：（B）A. B.C. D.6、 我们说可以用描写碱金属原子中价电子的量子数n，l,j来描写伦琴射线光谱对应的状态，确切地说应该是描写：（A）A. 内壳层具有空位的状态 B.内壳层某个电子的状态C.K壳层电子的状态 D.最外壳层价电子的状态7、 在LS耦合下，两个非同科p电子能形成的原子态是：（D）A. , B.C. D.8、 镁原子（Z=12）处于基态时价电子的原子组态及基态原子应是：（A）A. B. C .D.9、 电子填充外层原子轨道是，先填4s轨道后填3d轨道，是由于：（A）A.n内层电子对4s电子的屏蔽作用不如3d电子的屏蔽作用强B.3d电子的自旋-自旋作用比4s电子的强C.3d电子与核的库伦作用比4s电子的更强D.两电子间的自旋轨道作用使4s能级低于3d能级10、 通过测量衰变的离子能谱，可得出正确的结论：（B）A.为连续谱，最大值不确定，与核具有能级相矛盾B.为连续谱，有确定的最大值，与核具有能级不矛盾C.为连续谱，有确定的最大值，与核具有能级相同D.为连续谱，没有确定的最大值，故仍可确定核能级。11、 原子核式结构模型的提出是根据粒子散射实验中：）C）A. 绝大多数粒子散射角接近180 B.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12、 对氢原子，考虑精细结构之后，其莱曼系一般结构的每一条谱线应分裂为：（B）A. 3条 B. 2条 C.5条 .D.不分裂13、 碱金属光谱的主线系是由于电子在下列哪种跃迁下形成的？（D）A. nS B.nDC. nF D.nP14、 不能说明电子具有自旋的实验是哪个？（B）A. 碱金属原子光谱的精细结构 B.弗兰克-赫兹实验C.史特恩-盖拉赫实验 D.塞曼效应15、 单个d电子的总角动量摄影的可能值为：(D)A. 2， 3 B.，C. 3， 4 D.3/2， 5/216、 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：(C)A. B. eV/2hc C. hc/eV D2hc/eV17、 若原子处于和状态，它们的朗德因子g的值分别为：(D)A. 1和2/3 B. 1和4/3 C. 2和2/3 D.1和218、 将钠光灯置于某均匀磁场中，发现波长为589.0nm的谱线分裂为间距相等的三条谱线。人们将这种现象称为：(B)A. 反常塞曼效应 B.正常塞曼效应C. 顺磁共振 D.帕邢-巴克效应19、 X射线的特征谱是由于什么原因产生的?(B)A.原子中价电子在不同能级间跃迁产生的B.原子中内层电子的跃迁产生的C.高速电子在靶上减速产生的D.原子核在不同能级间跃迁产生的20、 卢瑟福由粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是(D)A.普朗克能量子假设 B.爱因斯坦的光量子假设C. 狭义相对论 D.经典理论21、 由壳层结构理论和洪德定则可知，氯原子（Z=17）基态是的原子态应是：( B)A. B. C. D.22、 碱金属原子的光谱项为：(D)A. T=R/ B. T= C. T= D.T=23、 氖原子的电子组态为，根据壳层结构可以判断氖原子基态为：（ C ）A. B. C. D. 24、 在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：（ C ）A. 0 B. 1 C. 2 D. 32、 填空题（共10小题，每题2分，共计20分）1、氢原子莱曼线系的波数表达式为2、弗兰克-赫兹实验测定了使原子激发的“激发电势”，从而证实了原子内部能量是_量子化的_。3、单个f电子总角动量量子数的可能值为_。4、在一个多重能级的结构中，例如三个能级的两个间隔之比等于_。5、根据泡利不相容原理，具有相同n和l的电子构成一个次壳层中可以容纳的最多电子数是_2（2l+1）_。6、原子态的磁场中能级发生劈裂，则磁量子数M等于_2,1,0,-1,-2_。7、某原子n=1壳层，n=2壳层和3s壳层都填满，3p此壳层只缺一个电子，则该原子的原子序数Z=_17_。8、X射线谱由_标识谱、连续谱_两部分构成。9、康普顿散射中射线波长的改变=_。10、原子核放射性衰变的方程可表示为_。11、公式=R()是描述氢原子光谱的_赖曼_线系。12、波尔理论的三个假设为_1、经典理论+定态条件_;2、频率条件：;3、角动量量子化_。13、电子的自旋同自己的轨道运动的相互作用，比两电子间的自旋轨道运动相互作用强，则会形成_j-j_耦合。14、碱金属原子光谱的精细结构是由于电子的_自旋运动和轨道运动_相互作用，导致碱金属原子能级出现双层分裂（s项除外）而引起的。15、氦原子的激发态常常是其中一个电子被激发，另一个电子仍留在1s态，这种情况下，能级跃迁选择定则则要求L=_1_。16、根据洪特定则，从同一电子组态形成的能级中，重数最高的，即S值最大的能级位置_最低_。17、原子处于状态，该原子磁矩的投影的可能值为_。18、X射线的标示谱由原子内层电子的跃迁_的确定。19、已知某原子的基态原子态符号位，按照施特恩-盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场原子束分裂成_2_束。20、衰变有三种情况，一种是发射负电子。另一种是放射正电子。还有一种被称为K俘获。21、氦原子的能级有两套，一套是_单_重的，一套是_三_重的，从而产生的光谱应有_两_套。历史上曾认为有两种氦，对应于前者的称为仲氦，对应于后者的称_正_氦。22、电荷数Z相同而质量数A不同的原子核，称为_同位素_。而A相同，Z不同的核素称为_同量异位数_。23、氦原子的激发态常常是其中的一个电子被激发，另一个电子仍留在1s态，这种情况下，电偶级跃迁的选择定则则可简化为L=_1_。J=_0,1_。3、 简答题1、 简述原子光谱研究过程中，玻尔的氢原子理论的提出背景及基本内容或假设。答：1、背景：一、经典理论无法解释原子光谱。二、光谱的实验资料和经验规律。三、以实验为基础的原子核式结构模型。四、以黑体辐射的事实发展出来的量子论。2、假设：1、经典理论+定态条件;2、频率条件：;3、角动量量子化。2、 在弗兰克赫兹实验中，什么粒子被用来碰撞原子？并简述实验现象和结论。答：用电子碰撞原子。现象：当KG间电压由零逐渐增大时，A极电流起初上升，当电压达到4.1伏特时，电流突然下降，不久又上升到9.0伏特的电压时，电流又下降，然后电压又上升到13.9伏特，电流又下降，这两个电流突然下降时电压相差都是4.9伏特。结论：电子碰撞原子使后者从低能级激发到高能级，证明了能级的存在，原子内部能量的量子化。3、 简述下列四种量子数：n,l,和的名称、取值范围和代表含义。答：n：主量子数，1,2，3.代表电子运动区域的大小和它的总能量的主要部分。 l：轨道量子数，0,1,2.n-1代表轨道的形状和轨道的角动量，也同电子的能量有关。 ：轨道磁量子数，0，.，代表轨道在空间的可能取向。 ：自旋磁量子数，代表电子自旋的取向。4、 只考虑两个价电子相互作用的情况，简述LS耦合模型。答：两个电子自旋方向作用很强，两个轨道之间作用也很强，那么两个自旋运动结合成一个总的自旋运动，两个自旋角动量绕着自旋总角动量旋进，同样两个轨道角动量也合成轨道总角动量,然后轨道总角动量再和自旋总角动量合成总角动量，再绕着旋进。5、简述史特恩-盖拉赫实验结果揭示的物理含义，说明原子束分裂的条数如何确定。 答：揭示了空间量子化的理论，原子在磁场中取向量子化。,有几个m值就分裂成几条。N=2J+16、原子核发生衰变时，射线的能谱是连续的，这与原子核内部能量量子化的结论是否矛盾，并解释原因？4、 计算题1、 解释Cd的6438埃的红光()在外磁场中的正常塞曼效应，并画出相应的能级图。答： M 2 1 0 -1 -2 2 1 0 -1 -2 1 0 -1 -1 -1 -1 0 0 0 1 1 1 所以三条谱线波数差为一个洛伦兹单位。2、 某原子基态的两个价电子都在6s轨道。若其中一个价电子被激发到7s轨道，而其价电子间相互作用属于jj耦合。问此时该原子可能有哪些状态，并写出原子态？答：激发后的电子组态为:6p7s因此激发后可能有四种状态3、 试计算氦原子光谱中波长为7065A()的谱线，在强磁场中发生塞曼效应时分裂为条数，并说明是否是正常塞曼效应。答：对能级：L=0，S=1，J=1，因此，可分裂成三条裂开的两谱线与原谱线的波数差均为2L，所以不是正常塞曼效应。4、 已知钒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？是画出能级跃迁图，并说明之。答：1、J=3/2 N=2J+1=4因此基态钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为四束。2、按LS耦合后：5、 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。6、 推导康普顿散射公式，并说明该表达式的物理含义。答：设射线原有频率，散射后为，电子碰撞前可看作是静止的，静止质量为,碰撞后速度为v,质量,根据能量守恒定律和动量守恒定律：7、 计算Na双线（）在外场中的分裂情况，试问（1）原能级的分裂情况如何？ （2）原谱线分为几条？ (3) 是正常塞曼效应还是反常塞曼效应？答： M 3/2 1/2 -1/2 -3/2 6/3 2/3 -2/3 -6/3 1 -1 -5/3 -3/3 -1/3 1/3 3/3 5/3 L, 6条 波数差为