原子物理学2008-B卷答案

b卷2007-2008年第二学期原子物理学期末试卷评价标准和标准答复专业班姓名取得学位开课系室应用物理系考试日期2008年6月14日7:30-9:30标题编号一个二三总分得分评价引擎讨论人第一页共七页一、填空问题(每空一点，共计30分)1 .哲学上，关于物质是否无限分，中国古代公孙龙主张物质无限分，古希腊物理学家德莫克里斯主张物质无限分。2 .电子发现者是J.J .汤姆森，中子发现者是查德威克，放射现象发现者是贝克勒尔，x射线发现者是龙琴。3 .沃尔沃氢原子理论分三步完成(三步曲)，分别在经典轨道上加上状态条件、频率条件、角动量量子化。4 .斯坦图形实验证明了空间量化的事实，电子自旋的假设是正确的，自旋螺距的数值是正确的。5 .发射激光的必要条件是粒子数反转分布光的三个主要特征是方向性好，单色性好，光强。6、碱金属原子对氢原子的能级分裂，定性主要有两个效应，分别为轨道贯通、原子实极化。7. X射线管发射的光谱由连续光谱和特征光谱两部分组成。 这些发生的机理分别是放射线和电子内壳层的迁移。8 .具有相同百老汇波长的电子与质子的运动量之比为11，动能之比为1836:1。9 .根据原子的量子化理论，原子能够以自发发射、激发发射两种发射方式发光，激光以激发发射方式发生。10 .根据量子力学理论，氢原子中的电子在其主量子数时，其轨道磁距离的可取值为0、二、选择题(共10小题，每题3分，共30分):1.(3分钟)动能为100ev的电子，其散发波长为(c )(A) (B) (C) (D )2.(3分钟)原子的k壳层中，电子可能具有的四个量子数(1) (2) (3) (4)上述四个值中，它们是正确的： (c )a只有(1)、(3)正确，b只有2、4正确c只有(2)、(3)正确的d是正确的3.(3点)实际上不存在以下哪个符号所代表的状态： (d )(A) (B) (C) (D )4.(3点)根据玻尔氢原子理论，与氢原子电离2次时，它们的第一玻尔半径之比、电子在第一轨道上运动时的速度之比、对应的角动量之比、基能之比分别为(b )(A) (B )(C) (D )5.(3分钟)如果某个原子处于原子状态，则此时的伦敦因子的数值为(d )(A) (B) (C) (D )6.(3点)若不考虑微细结构，则在氢原子的拉曼系中，波长最长的光谱与波长最短的光谱的波长之比为(b )(A) (B) (C) (D )7.(3分钟)由氦原子的单一状态迁移产生的光谱在外磁场中分裂，当在与磁场垂直的方向上观察时，分裂被条纹观察： (a )(A) 3条(B)4条(C) 5条(D) 6条8.(3分钟)粒子与金核碰撞时的最小距离为(b )(A) (B) (C) (D )9.(3分钟)康普顿实验中，如果入射到光子上的能量为，则反冲电子得到的最大能量为： (a )(a )、(b )(c )、(d )10.(3点)利用放射性元素的衰变规律，可以估算地球的年龄。 例如，已知和的半衰期分别为和，假设形成了地球，地球上的和的含量大致相等，现在天然铀中的含量占99.3%，仅占0.72%，因此推测地球年龄为(c )(A) (B) (C) (D )三、计算问题(共4题，1题10分，共40分)(注意写解题步骤)1.(10点)为基本粒子，除静止质量为电子质量的207倍以外，其馀性质与电子相同，其运动速度慢时被质子捕获，形成子原子，尝试计算(1)子原子的第一玻耳轨道半径。 (5分)(2)子原子拉曼线系统中的最短波长。 (5分)解： (1)玻尔氢原子轨道半径的公式为、33543354愚人节354一分因为质子和质子的质量接近，所以有必要修改质量一分因此，其第一玻尔轨道半径两点33543354-1分(2)有理查德方程式335433541分对应当时的莱曼系统的最短波长，所以有。 2分所以335433542分2.(10分钟)氦原子的两个电子分别被激发为2p和2p的状态，通过结合，该电子的配置能构成这些原子状态吗？ (注意导出过程)解：从问题的意义出发，氦原子的2电子的电子配置为2p2p两个电子的轨道量子数分别为根据耦合，整个系统的轨道角动量子数为1点两个电子自旋角动量量子数分别如下根据耦合，整个系统的自旋角动量量子数有两个值并且335435433543354335433543354335353543愚人节33533541分此时，系统整体角动量量子数此时形成原子状态当时，整个系统的角动量量子数有3个值，这时变成了原子状态当时，整个系统的角动量量子数有3个值，这时变成了原子状态此时，系统整体角动量量子数此时形成原子状态此时，系统整体角动量量子数此时形成原子状态此时，系统整体角动量量子数此时形成原子状态-以上为5分但是，根据偶数定律，符合气泡不互换原理的实际可能存在的原子状态、-3分3.(10分钟)斯滕盖实验中，不均匀的横向磁场梯度为磁极的纵向范围、从磁极中心到屏幕的距离，使用的原子束为钒原子、原子的动能，求出屏幕上线束边缘成分之间的距离。解：是的，因为是这样2分这时候的伦敦因子三点原子磁矩向外磁场方向投影值与边缘成分对应，- 2点因此，屏幕上线束边缘成分间的距离为了我三分4. (10分钟)某钠原子放置在弱磁场b时，能级分裂，求出能级的间隔(表示)，画能级分裂图。解