原子物理复习要点

PAGEPAGE22原子物理学复习要点第一章原子的核式结构一、学习要点1．原子的质量和大小MA=(g),R~10-10m,NA=6.0221023mol-1,1u=1.660565510-272．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：库仑散射理论公式（会推导）：卢瑟福散射公式：，实验验证:，靶原子的摩尔质量(4)微分散射面的物理意义、总截面(5)原子核大小的估计(会推导):散射角：粒子正入射：,～10－15－10－14m二、基本练习1．褚书课本P20－212．选择(1)原子半径的数量级是：A．10－10cm;B.10-8mC.10-10(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2～3C.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）进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明：A.原子不一定存在核式结构B.散射物太厚C.卢瑟福理论是错误的D.小角散射时一次散射理论不成立(4)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.1/4B.1/2C.1D.2(5)动能EK=40keV的粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为（m）：A.5.910-10B.3.0510-12C.5.910-12D.5.910-14(6)如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？A.2B.1/2C.1D.4(7)在金箔引起的粒子散射实验中,每10000个对准金箔的粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的粒子会有多少？A.16B..8C.4D.2(8）在同一粒子源和散射靶的条件下观察到粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：A．4:1B.:2C.1:4D.1:8（9）在粒子散射实验中,若把粒子换成质子,要想得到粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使：A.质子的速度与粒子的相同；B．质子的能量与粒子的相同；C．质子的速度是粒子的一半；D．质子的能量是粒子的一半2．简答题（1）什么是电子？简述密立根油滴实验.（2）简述卢瑟福原子有核模型的要点.（3）简述粒子散射实验.粒子大角散射的结果说明了什么？（4）什么是微分散射截面？简述其物理意义.3．计算题：（1）当一束能量为4.8Mev的粒子垂直入射到厚度为4.0×10-5cm的金箔上时探测器沿20°方向上每秒记录到2.0×104个粒子试求：①仅改变探测器安置方位,沿60°方向每秒可记录到多少个粒子？②若粒子能量减少一半,则沿20°方向每秒可测得多少个粒子？③粒子能量仍为4.8MeV,而将金箔换成厚度的铝箔,则沿20°方向每秒可记录到多少个粒子?(ρ金＝19.3g/cm3ρ铅＝27g/cm3；A金＝179,A铝＝27,Z金＝79Z铝＝13)(2)试证明:α粒子散射中α粒子与原子核对心碰撞时两者之间的最小距离是散射角为900时相对应的瞄准距离的两倍.(3)10Mev的质子射到铜箔片上,已知铜的Z=29,试求质子散射角为900时的瞄准距离b和最接近于核的距离rm.第二章玻尔氢原子理论一、学习要点：1.氢原子光谱：线状谱、五个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式、光谱项、并合原则：2.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)圆轨道理论（会推导）：氢原子中假设原子核静止，电子绕核作匀速率圆周运动;；，＝１.2.3……(3)实验验证：（a）氢原子五个线系的形成(会推导）非量子化轨道跃迁（b）夫－赫实验：装置、.结果及分析；原子的电离电势、激发电势3.类氢离子（,正电子偶素.原子等）(1)He+光谱:毕克林系的发现、波数公式、与氢原子巴耳末系的异同等(2)理论处理（会推导）：计及原子核的运动，电子和原子核绕共同质心作匀速率圆周运动,正负电荷中心之距.能量，里德伯常数变化重氢（氘）的发现及相关理论计算4.椭圆轨道理论索末菲量子化条件为整数，一定，一定，长半轴一定，有个短半轴，有个椭圆轨道（状态），即为度简并5空间量子化：(1)旧量子论中的三个量子数n,的名称、取值范围、物理量表达式、几何参量表达式名称取值物理量表达式几何参量表达式nn(2)空间量子化（空间取向）、电子的轨道磁矩（旧量子论）、斯特恩—盖拉赫实验6．玻尔对应原理及玻尔理论的地位二、基本练习（共29题）1．楮书P76--772．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-1B.n(n-1)/2C.n(n+1)/2D.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/9B.R和R/4C.4/R和9/RD.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/4B.RhcC.3Rhc/4eD.Rhc/e(4)氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是：A．13.6V和10.2V;B–13.6V和-10.2V;C.13.6V和3.4V;D.–13.6V和-3.4V(5)由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径的数值是：A.5.29mB.0.529×10-10mC.5.29×10-12mD.529×10(6)根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则：A.可能出现10条谱线，分别属四个线系B.可能出现9条谱线，分别属3个线系C.可能出现11条谱线，分别属5个线系D.可能出现1条谱线，属赖曼系(7)欲使处于激发态的氢原子发出线，则至少需提供多少能量（eV）?A.13.6B.12.09C.10.2D.3.4(8)氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,按照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条线？A.1B.6C.4D.3(9)氢原子光谱由莱曼、巴耳末、帕邢、布喇开系…组成.为获得红外波段原子发射光谱,则轰击基态氢原子的最小动能为:A.0.66eVB.12.09eVC.10.2eVD.12.57eV(10)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．3B.10C.1D.4(11)有速度为1.875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．3.310；B.2.410；C.5.710；D.2.110.(12)按照玻尔理论基态氢原子中电子绕核运动的线速度约为光速的：A.1/10倍B.1/100倍C.1/137倍D.1/237倍(13)玻尔磁子为多少焦耳／特斯拉？A．0.927B.0.927C.0.927D.0.927（14）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．3/8B.3/4C.8/3D.4/3(15)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（子的质量为m=206me）A.1/206B.1/(206)2C.206D.206(16)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.-3.4eVB.+3.4eVC.+6.8eVD.-6.8eV(17)根据玻尔理论可知，氦离子He+的第一轨道半径是：A．2B.4C./2D./4(18)一次电离的氦离子He+处于第一激发态（n=2）时电子的轨道半径为：A.0.5310-10mB.1.0610-10mC.2.1210-10mD.0.2610-10m(19)假设氦原子（Z=2）的一个电子已被电离，如果还想把另一个电子电离，若以eV为单位至少需提供的能量为：A．54.4B.-54.4C.13.6D.3.4(20）在He+离子中基态电子的结合能是：A.27.2eVB.54.4eVC.19.77eVD.24.17eV(21)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(22）夫—赫实验使用的充气三极管是在：A.相对阴极来说板极上加正向电压,栅极上加负电压；B.板极相对栅极是负电压,栅极相对阴极是正电压；C.板极相对栅极是正电压,栅极相对阴极是负电压；D.相对阴极来说板极加负电压,栅极加正电压(23）处于基态的氢原子被能量为12.09eV的光子激发后,其轨道半径增为原来的A．4倍B.3倍C.9倍D.16倍(24）氢原子处于基态吸收=1026Å的光子后电子的轨道磁矩为原来的（）倍：A．3；B.2；C.不变；D.93．简答题（1）19世纪末经典物理出现哪些无法解决的矛盾？（1999长春光机所）（2）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.（1998南开大学）（3）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）（4）解释下列概念：光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、对应原理.（5）简述玻尔对原子结构的理论的贡献和玻尔理论的地位与不足.4．计算题(1)单色光照射使处于基态的氢原子激发,受激发的氢原子向低能级跃迁时可能发出10条谱线.问:①入射光的能量为多少？②其中波长最长的一条谱线的波长为多少？（hc=12400eV·Å）(2)已知一对正负电子绕共同质心转动会形成类似氢原子结构-正电子素.试求：①正电子素处于基态时正负电子间的距离；②n=5时正电子素的电离能（已知玻尔半径=0.529Å）.(3)不计电子自旋当电子在垂直于均匀磁场的平面内运动时,试用玻尔理论求电子动态轨道半径和能级（提示：;）(4)氢原子巴尔末系的第一条谱线与He+离子毕克林系的第二条谱线(6→4)两者之间的波长差是多少?(RH=1.09678×10-3Å,RHe=1.09722×10-3Å)(5)设氢原子光谱的巴耳末系的第一条谱线的波长为,第二条谱线的波长为,试证明:帕邢系的第一条谱线的波长为.(2000.上海大学)(6)一个光子电离处于基态的氢原子,被电离的自由电子又被氦原子核俘获,形成处于能级的氦离子He+,同时放出波长为500nm的光子,求原入射光子的能量和自由电子的动能,并用能级图表示整个过程.(1997北京师大)(7)在天文上可观察到氢原子高激发态之间的跃迁,如与之间,请计算此跃迁的波长和频率.(1997.中科院)(8)He+离子毕克林系的第一条谱线的波长与氢原子的巴耳末系线相近.为使基态的He+离子激发并发出这条谱线,必须至少用多大的动能的电子去轰击它?(2001.中科院)(9)试用光谱的精细结构常数表示处于基态的氢原子中电子的速度、轨道半径、氢原子的电离电势和里德伯常数.(1999.中科院)(10)计算氢原子中电子从量子数为的状态跃迁到的状态时所发出谱线的频率.(2001.中科院固体所)第三章量子力学初步一、学习要点轨道角动量，称为轨道角量子数，轨道角量子数=01234…电子态…原子态…能量，＝１.2.3……轨道投影角动量，称轨道磁量子数，表征轨道角动量对外场方向的取向，轨道角动量对外场方向的投影图描述电子空间运动的三个量子数的名称、取值范围、所表征的物理量表达式二、基本练习(1)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.不考虑电子自旋,对氢原子当有确定主量子数n时,对应的状态数是：A．2n;B.2n+1;C.n2;D.2n2(2)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.不考虑电子自旋,对氢原子当确定后,对应的状态数为：A.n2;B.2n;C.;D.2+1(3)按原子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑电子自旋,对氢原子当确定后,对应的状态数为：A.2(2+1);B.2+1;C.n;D.n2(4)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑自旋对氢原子当m确定后对应的状态数为：A.1;B.2;C.2+1;D.n（5）试画出时电子轨道角动量在磁场中空间量子化示意图，并标出电子轨道角动量在外磁场方向的投影的各种可能值.（中山大学1993）第四章碱金属原子一、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(2)光谱项;(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)碱金属原子能级.选择定则(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，还具有自旋角动量称自旋角量子数）和自旋磁矩.自旋投影角动量称自旋磁量子数(2)单电子角动量耦合：总角动量，称总角量子数（内量子数、副量子数；总角动量的投影角动量，称总磁量子数(3)描述一个电子的量子态的四个量子数：强场：；弱场：原子态（光谱项）符号态不分裂，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)能级和光谱项的裂距；(3)选择定则：,画出锂、钠、钾原子的精细结构能级跃迁图4.氢原子光谱和能级的精细结构：（1）原因：相对论效应和电子自旋－轨道相互作用；（2）狄拉克能级公式；（3）赖曼系第一条谱线和巴尔末线系线的精细分裂（4）蓝姆移动*二.基本练习：1.褚书P1432.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）单个d电子的总角动量投影的可能值为：A.2，3；B.3，4；C.，；D.3/2，5/2.（3）已知一个价电子的,试由求的可能值：A.3/2,1/2,-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;（4）锂原子光谱由主线系.第一辅线系.第二辅线系及柏格曼系组成.这些谱线系中全部谱线在可见光区只有：A.主线系；B.第一辅线系；C.第二辅线系；D.柏格曼系（5）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.；B.;C．;D．（6）碱金属原子的光谱项为：A.T=R/n2;B.T=Z2R/n2;C.T=R/n*2;D.T=RZ*2/n*2（7）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.一条B.三条C.四条D.六条（8）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．5.38VB.1.85VC.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(10)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(11)产生钠的两条黄谱线的跃迁是：A.2P3/2→2S1/2,2P1/2→2S1/2;B.2S1/2→2P1/2,2S1/2→2P3/2;C.2D3/2→2P1/2,2D3/2→2P3/2;D.2D3/2→2P1/2,2D3/2→2P3/2（12）若已知K原子共振线双重成分的波长等于7698.98埃和7664.9埃,则该原子4p能级的裂距为多少eV？A.7.4×10-2;B.7.4×10-3;C.7.4×10-4;D.7.4×10-5.(13）对锂原子主线系的谱线,考虑精细结构后,其波数公式的正确表达式应为：A.=22S1/2-n2P1/2=22S1/2-n2P3/2B.=22S1/2n2P3/2=22S1/2n2P1/2C.=n2P3/2-22S1/2=n2P1/2-22S3/2D.=n2P3/2n2P3/2=n2P1/2n21/2（14）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（15）已知钠光谱的主线系的第一条谱线由1=5890埃和2=5896埃的双线组成,则第二辅线系极限的双线间距（以电子伏特为单位）：A.0；B.2.1410-3;C.2.0710-3;D.3.4210-2(16）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(17）如果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.;B.或1;C.;D.(18）碱金属原子的价电子处于n＝3,＝1的状态,其精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(19）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(20）对碱金属原子的精细结构12S1/212P1/2,32D5/2,42F5/2,22DA.12S1/2,32D5/2,42F5/2;B.12S1/2,12P1/2,42F5/2;C.12P1/2,32D5/2,22D3/2;D.32D5/2,42F(21）氢原子光谱形成的精细结构（不考虑蓝姆移动）是由于：A.自旋－轨道耦合B.相对论修正和极化贯穿C.自旋－轨道耦合和相对论修正D.极化.贯穿.自旋－轨道耦合和相对论修正(22）对氢原子考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为：A.二条B.三条C.五条D.不分裂(23）考虑精细结构,不考虑蓝姆位移,氢光谱Hα线应具有：A.双线B.三线C.五线D.七线(24）氢原子巴尔末系的谱线,计及精细结构以后,每一条谱线都分裂为五个,但如果再考虑蓝姆位移其谱线分裂条数为：A.五条B.六条C.七条D.八条（25）已知锂原子主线系最长波长为1=67074埃，第二辅线系的线系限波长为=3519埃,则锂原子的第一激发电势和电离电势依次为（已知R＝1.09729107m-1）A.0.85eV,5.38eV;B.1.85V,5.38V;C.0.85V,5.38VD.13.85eV,5.38eV（26）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（27）d电子的总角动量取值可能为：A.;B.;C.;D.3．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？为什么态不分裂，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？（3）试由氢原子能量的狄拉克公式出发，画出巴尔末系第一条谱线分裂后的能级跃迁图，并写出各自成分的波数表达式（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）.4．计算题（1）锂原子的基态光谱项值T2S＝43484cm-1,若已知直接跃迁3P3S产生波长为3233埃的谱线.试问当被激发原子由3P态到2S态时还会产生哪些谱线？求出这些谱线的波长（R＝1097210-3埃-1）（2）已知铍离子Be+主线系第一条谱线及线系限波长分别为3210埃和683埃,试计算该离子S项和P项的量子亏损以及锐线系第一条谱线的波长.(北大1986)（3）锂原子的基态是，当处于激发态的锂原子向低能级跃迁时，可能产生几条谱线（不考虑精细结构）？这些谱线中哪些属于你知道的谱线系的？同时写出所属谱线系的名称及波数表达式.试画出有关的能级跃迁图，在图中标出各能级的光谱项符号，并用箭头都标出各种可能的跃迁.（中科院2001）(4)①试写出钠原子主线系、第一辅线系、第二辅线系和伯格曼系的波数表达式.②已知：,,,求钠原子的电离电势.③若不考虑精细结构，则钠原子自态向低能级跃迁时，可产生几条谱线？是哪两个能级间的跃迁？各对应哪个线系的谱线？④若考虑精细结构，则上问中谱线分别是几线结构？用光谱项表达式表示出相应的跃迁.(中科院1998)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）镁原子光谱和能级2.重点掌握L－S耦合,了解j－j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6.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）6.氦氖激光器*二、基本练习1.褚书P168－169习题2.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.1s2p3P2,1,0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1s2p3P2,1,0向1s2s3S1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1s3d3D3,2,1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:A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线；B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线；C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线;D.单重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)下列原子状态中哪一个是氦原子的基态？A.1P1；B.3P1;C.3S1;D．1S0 ;(6)氦原子的电子组态为n1pn2s,则可能的原子态：A.由于n不确定不能给出确定的J值,不能决定原子态；B.为n1pn2s3D2,1,0和n1pn2s1D1；C.由于违背泡利原理只存单态不存在三重态；D.为n1pn2s3P2,1,0和n1pn2s1P1.(7)C++离子由2s3p3P2,1,0到2s3s3S1两能级的跃迁,可产生几条光谱线？A.６条；B．３条；C．２条；D．１条．(8)氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:A.因为自旋为1/2,1=2=0故J=1/2;B.泡利不相容原理限制了1s1s3S1的存在;C..因为三重态能量最低的是1s2s3S1;D.因为1s1s3S1和1s2s3S1是简并态(9)泡利不相容原理说:A.自旋为整数的粒子不能处于同一量子态中；B.自旋为整数的粒子能处于同一量子态中；C.自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中;D.自旋为半整数的粒子不能处于同一量子态中.(10)若某原子的两个价电子处于2s2p组态,利用L－S耦合可得到其原子态的个数是：A.1；B.3;C.4;D.6.(11)4D3/2态的轨道角动量的平方值是：A.-３2;B.62;C.-２2;D.２2(12)一个p电子与一个

s电子在L－S耦合下可能有原子态为：A.3P0,1,2,3S1;B.3P0,1,2,1S0;C.1P1,3P0,1,2;D.3S1,1P1(13)设原子的两个价电子是p电子和d电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有：A.4个；B.9个；C.12个；D.15个；(14)电子组态2p4d所形成的可能原子态有：A．1P３P１F３F；B.1P1D1F3P3C．3F1F;D.1S1P1D3S3P(15)硼（Z=5）的B+离子若处于第一激发态,则电子组态为：A.2s2pB.2s2sC.1s2sD.2p3s(16)铍（Be）原子若处于第一激发态,则其电子组态：A.2s2s；B.2s3p；C.1s2p;D.2s2p(17)若镁原子处于基态,它的电子组态应为：A．2s2sB.2s2pC.3s3sD.3s3p(18)今有电子组态1s2p,1s1p,2d3p,3p3s,试判断下列哪些电子组态是完全存在的:A.1s2p,1s1pB.1s2p,2d3pC,2d3p,2p3sD.1s2p,2p3s(19)电子组态1s2p所构成的原子态应为:A1s2p1P1,1s2p3P2,1,0B.1s2p1S0,1s2p3S1C1s2p1S0,1s2p1P1,1s2p3S1,1s2p3P2,1,0;D.1s2p1S0,1s2p1P1(20)判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:A.3F2;B.4P5/2;C.2F7/2(21)试判断原子态：1s1s3S1,1s2p3P2,1s2p1D1,2s2p3P2中下列哪组是完全存在的？A.1s1s3S11s2p3P22s2p3P2B.1s2p3P21s2p1D1C.1s2p3P22s2p3P2D.1s1s3S12s2p3P21s2p1D1(22)在铍原子中,如果3D1,2,3对应的三能级可以分辨,当有2s3d3D1,2,3到2s2p3P2,1,0的跃迁中可产生几条光谱线？A．6B.3C.2D.9(23)有状态2p3d3P2s3p3P的跃迁：A.可产生9条谱线B.可产生7条谱线C可产生6条谱线D.不能发生(24)已知Cl（Z=17）原子的电子组态是1s22s22p63p5,则其原子态是：A.2P1/2;B.4P1/2;C.2P3/2;D.4P3/2(25)原子处在多重性为5，J的简并度为7的状态,试确定轨道角动量的最大值：A.;B.;C.;D.(26)试确定D3／2谱项可能的多重性：A.1，3，5，7；B.2，4，6，8；C．3，5，7；D.2，4，6.(27)某系统中有三个电子分别处于s态.p态.d态,该系统可能有的光谱项个数是：A．7；B.17；C.8；D.18(28)钙原子的能级应该有几重结构？A．双重；B.一、三重；C.二、四重；D.单重3．简答题（1）简要解释下列概念：泡利不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则.（2）L-S耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p，可能形成哪些原子态？若相应的能级顺序符合一般规律，应如何排列？并画出此原子由电子组态2p3p向2p3s可能产生的跃迁.（首都师大1998）（3）写出两个同科p电子形成的原子态，那一个能级最低？（4）写出两个同科d电子形成的原子态，那一个能级最低？（5）写出5个同科p电子形成的原子态，那一个能级最低？（6）写出4个同科p电子形成的原子态，那一个能级最低？(7)汞原子有两个价电子,基态电子组态为6s6s若其中一个电子被激发到7s态（中间有6p态）由此形成的激发态向低能级跃迁时有多少种可能的光谱跃迁？画出能级跃迁图.(8)某系统由一个d电子和一个2P3/2原子构成,求该系统可能的光谱项.(9)某系统由spd电子构成,试写出它的光谱项.(10)碳原子的一个价电子被激发到3d态,①写出该受激原子的电子组态以及它们在L—S耦合下形成的原子态;②画出对应的能级图并说明这些能级间能否发生电偶极跃迁?为什么？第六章磁场中的原子一、学习要点1．原子有效磁矩,(会推导)2．外磁场对原子的作用：（1）拉莫尔进动圆频率(会推导):（2）原子受磁场作用的附加能量:附加光谱项能级分裂图（3）史—盖实验；原子束在非均匀磁场中的分裂,（m为原子质量）（4）塞曼效应：光谱线在外磁场中的分裂，机制是原子磁矩与外磁场的相互作用,使能级进一步的分裂所造成的.塞曼效应的意义①正常塞曼效应：在磁场中原来的一条谱线分裂成3条,相邻两条谱线的波数相差一个洛伦兹单位Cd6438埃红光1D21P1氦原子66781埃1D21P1②反常塞曼效应：弱磁场下：Na黄光：D2线5890埃2P3/22S1/2（1分为6）；D1线5896埃2P1/22S1/2（1分为4）Li( 2D3/22P1/2)格罗春图、相邻两条谱线的波数差、能级跃迁图选择定则垂直磁场、平行磁场观察的谱线条数及偏振情况③帕邢—贝克效应：强磁场中反常塞曼效应变为正常塞曼效应，，（5）顺磁共振、物质的磁性二、基本练习1．楮书P1972．选择题（1）在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：A．0；B.1；C.2；D.3（2）正常塞曼效应总是对应三条谱线，是因为：A．每个能级在外磁场中劈裂成三个；B.不同能级的郎德因子g大小不同；C．每个能级在外场中劈裂后的间隔相同；D.因为只有三种跃迁（3）B原子态2P1/2对应的有效磁矩（g＝2／3）是A.；B.；C.；D..(4)在强外磁场中原子的附加能量除正比于B之外,同原子状态有关的因子有：A.朗德因子和玻尔磁子B.磁量子数、朗德因子C.朗德因子、磁量子数ML和MJD.磁量子数ML和MS(5)塞曼效应中观测到的和成分,分别对应的选择定则为：A；B.;时不出现；C.，；D.(6)原子在6G3/2A．；B.0；C.；D.(7)若原子处于1D2和2S1/2态,试求它们的朗德因子g值：A．1和2/3；B.2和2/3；C.1和4/3；D.1和2（8）由朗德因子公式当L=S,J≠0时,可得g值：A．2；B.1；C.3/2；D.3/4（9）由朗德因子公式当L=0但S≠0时,可得g值：A．1；B.1/2；C.3；D.2（10）如果原子处于2P1/2态,它的朗德因子g值：A.2/3；B.1/3；C.2；D.1/2（11）某原子处于4D1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为：A．2个；B.9个；C.不分裂；D.4个（12）判断处在弱磁场中,下列原子态的子能级数那一个是正确的：A.4D3/2分裂为2个；B.1P1分裂为3个；C.2F5/2分裂为7个；D.1D(13)如果原子处于2P3/2态，将它置于弱外磁场中时，它对应能级应分裂为：A.3个B.2个C.4个D.5个(14)态1D2的能级在磁感应强度B的弱磁场中分裂多少子能级?A.3个B.5个C.2个D.4个(15)钠黄光D2线对应着32P3/232S1/2态的跃迁，把钠光源置于弱磁场中谱线将如何分裂：A.3条B.6条C.4条D.8条(16)碱金属原子漫线系的第一条精细结构光谱线(2D3/22P3/2)在磁场中发生塞曼效应,光谱线发生分裂,沿磁场方向拍摄到的光谱线条数为A.3条B.6条C.4条D.9条(17)对钠的D2线(2P3/22S1/2)将其置于弱的外磁场中，其谱线的最大裂距和最小裂距各是A.2L和L/6;B.5/2L和1/2L;C.4/3L和2/3L;D.5/3L和1/3L(18)使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场，若原子处于5F1A.不分裂B.3条C.5条D.7条（19）（1997北师大）对于塞曼效应实验，下列哪种说法是正确的？A．实验中利用非均匀磁场观察原子谱线的分裂情况；B．实验中所观察到原子谱线都是线偏振光；C．凡是一条谱线分裂成等间距的三条线的，一定是正常塞曼效应；D．以上3种说法都不正确.3．计算题(1)分析4D1/2态在外磁场中的分裂情况.(2)原子在状态5F(3)解释Cd的6438埃的红光(1D21P1)在外磁场中的正常塞曼效应，并画出相应的能级图.(4)氦原子从1D21P1跃迁的谱线波长为6678.1埃,(a)计算在磁场B中发生的塞曼效应(,用L洛表示);(b)平行于磁场方向观察到几条谱线？偏振情况如何？(c)垂直于磁场方向观察到几条谱线？偏振情况如何？(d)写出跃迁选择定则，画出相应跃迁图.（5）Hg原子从6s7s3S16s6p3P1的跃迁发出波长为4358埃的谱线,在外磁场中将发生何种塞曼效应？试分析之.(6)计算Hg原子从6s7s3S16s7p3P2跃迁发出的波长为5461nm的谱线,在外场B=1T中所发生的塞曼效应（7）试举两例说明如何测量普朗克常数.（8）处于2P1/2态的原子在半径为r=5cm.载有I=10A的线圈轴线上，原子和线圈中心之间的距离等于线圈的半径，求磁场对原子的最大作用力.（9）处于正常状态下的氢原子位于载有电流I=10A长直导线旁边，距离长直导线为r=25cm的地方，求作用在氢原子上的力.（10）若要求光谱仪能分辨在的磁场中钠原子谱线589nm（2P3/22S1/2）的塞曼结构，试求此光谱仪最小分辨本领.（已知：）（2000中科院）（11）在Ca的一次正常塞曼效应实验中，从沿磁场方向观察到钙的422.6nm谱线在磁场中分裂成间距为0.05nm的两条线，试求磁场强度.（电子的荷质比为1.75×1011C/kg）（2001中科院固体所）；Ca原子3F23D2跃迁的光谱线在磁场中可分裂为多少谱线？它们与原来谱线的波数差是多少（以洛仑兹单位表示）？若迎着磁场方向观察可看到几条谱线？它们是圆偏振光，线偏振光，还是二者皆有？（中科院）（12）以钠原子的D线为例，讨论复杂塞曼效应.（1997北师大）第七章原子的壳层结构一、学习要点1．元素周期律：元素周期表，玻尔解释.2．原子的电子壳层：主壳层：KＬＭＮOPQ次壳层（课本表72页）、次支壳层电子填充壳层的原则：包里不相容原理、能量最小原理3．原子基态的电子组态（Z=120）、莫色勒定律二、基本练习1．褚书P218习题2．选择题（1）元素周期表中：A.同周期各元素的性质和同族元素的性质基本相同；B.同周期各元素的性质不同，同族各元素的性质基本相同C.同周期各元素的性质基本相同，同族各元素的性质不同D.同周期的各元素和同族的各元素性质都不同（2）当主量子数n=1,2,3,4,5,6时，用字母表示壳层依次为：A.KＬＭＯＮＰ；Ｂ.ＫＬＭＮＯＰ；Ｃ.ＫＬＭＯＰＮ；Ｄ.ＫＭＬＮＯＰ；（３）下列哪一个元素其最外层电子具有最小电离能？Ａ.氟（Ｚ＝９）；Ｂ.氖（Ｚ＝１０）；Ｃ.钠（Ｚ＝１１）；Ｄ.镁（Ｚ＝１２）（４）在原子壳层结构中，当l＝０，１，２，３,…时，如果用符号表示各次壳层，依次用下列字母表示：Ａ.ｓ,ｐ,ｄ,ｇ,ｆ,ｈ．．．．Ｂ.ｓ,ｐ,ｄ,ｆ,ｈ,ｇ．．．Ｃ.ｓ,ｐ,ｄ,ｆ,ｇ,ｈ．．．Ｄ.ｓ,ｐ,ｄ,ｈ,ｆ,ｇ．．．（５）电子填充壳层时，下列说法不正确的是：Ａ.一个被填充得支壳层，所有的角动量为零；Ｂ.一个支壳层被填满半数时，总轨道角动量为零；Ｃ.必须是填满一个支壳层以后再开始填充另一个新支壳层；Ｄ.一个壳层中按泡利原理容纳的电子数为２n2(6)实际周期表对K.L.M.N.O.P主壳层所能填充的最大电子数依次为：Ａ.２,８,１８,３２,５０,７２；Ｂ.２,８,１８,１８,３２,５０；Ｃ.２,８,８,１８,３２,５０；Ｄ.２,８,８,１8,１８,３２.（７）按泡利原理，主量子数n确定后可有多少个状态？Ａ.n2;Ｂ.2(2+1);Ｃ.2j+1;Ｄ.2n2(8)某个中性原子的电子组态是1s22s22p63s3p,此原子是：Ａ.处于激发态的碱金属原子；Ｂ.处于基态的碱金属原子；Ｃ.处于基态的碱土金属原子；Ｄ.处于激发态的碱土金属原子；(9)氩（Ｚ＝１８）原子基态的电子组态及原子态是：Ａ.1s22s22p63p８1S0;Ｂ.1s22s22p6２p63d83P0Ｃ.1s22s22p63p61S0;Ｄ.1s22s22p63p43d22D1/2(10)某个中性原子的电子组态是1s22s22p63s２3p６5g1,此原子是：Ａ.处于激发态的碱土金属原子；Ｂ.处于基态的碱土金属原子；Ｃ.处于基态的碱金属原子；Ｄ.处于激发态的碱金属原子.(11)有一原子，n=1,2,3的壳层填满，4s支壳层也填满，4p支壳层填了一半，则该元素是：Ａ.Br(Z=35);Ｂ.Rr(Z=36);Ｃ.V(Z=23);Ｄ.As(Z=33)(12)由电子壳层理论可知，不论有多少电子，只要它们都处在满壳层和满支壳层上，则其原子态就都是：Ａ.３Ｓ０；Ｂ.１Ｐ１；Ｃ.２Ｐ１／２；Ｄ.１Ｓ0.（13）氖原子的电子组态为1s22s22p6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为：Ａ.１Ｐ１；Ｂ.３Ｓ１；Ｃ.１Ｓ０；Ｄ.３Ｐ０.2．简答题（1）写出铍原子基态、第一激发态电子组态及相应光谱项.（1991中山大学）（2）分别写出碳原子、氧原子和氩原子基态的电子组态和原子态.（1996中科院上海天文台）（3）根据泡利原理和洪特定则，分别写出硼原子和一次电离的氖原子基态光谱项.（1997北师大）（4）解释下列概念：能量最小原理、莫色莱定律.第八章x射线一、学习要点１．x射线的产生与性质２．x射线的连续谱３．x射线的标识谱、莫色勒定律；４．x射线的吸收、吸收限；５.康普顿效应二、基本练习１．楮书P248—P249习题：１.３.４.５.７.８２．选择题：（１）伦琴连续光谱有一个短波限min，它与：Ａ.对阴极材料有关；Ｂ.对阴极材料和入射电子能量有关；Ｃ.对阴极材料无关，与入射电子能量有关；Ｄ.对阴极材料和入射电子能量无关.（２）原子发射伦琴射线标识谱的条件是：Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离；Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强.（３）各种元素的伦琴线状谱有如下特点：Ａ.与对阴极材料无关，有相仿结构，形成谱线系；Ｂ.与对阴极材料无关，无相仿结构，形成谱线系；Ｃ.与对阴极材料有关，无相仿结构，形成谱线系；Ｄ.与对阴极材料有关，有相仿结构，形成谱线系.(４)莫色勒定律是一个实验定律，理论上也可以给予解释，它的适用范围是：Ａ.只对K线系成立；Ｂ.对K线系成立，其他实验没观察到；Ｃ.对Ｋ、Ｌ、Ｍ线系成立；Ｄ.对Ｋ、Ｌ、Ｍ线系理论上都成立,实际上只观察到Ｋ线系.３.简答与计算（1）简述康普顿散射实验原理、装置、过程和结果分析，如何用该实验来测定普朗克常数？（2）简述X射线连续谱的特点、产生机制.什么是轫致辐射？（3）简述X射线标识谱的特点、产生机制.写出K线系的莫色莱定律.（4）在康普顿散射中，入射光子的波长为0.0030nm，反冲电子的速度为光速的0.6倍，求散射光子的波长和散射角.（1998中山大学）（5）证明：在康普顿散射中反冲电子的动能和入射光子的能量之间的关系为，其中为康普顿波长.（2000中山大学）试题Ａ选择题1.分别用１MeV的质子和氘核（所带电荷与质子相同，但质量是质子的两倍）射向金箔，它们与金箔原子核可能达到的最小距离之比为：Ａ.1/4;Ｂ.1/2;Ｃ.１;Ｄ.２.2.处于激发态的氢原子向低能级跃适时，可能发出的谱总数为：A.4;B.6;C.10;D.12.3.根据玻尔－索末菲理论，n=4时氢原子最扁椭圆轨道半长轴与半短轴之比为：A.1；B.2;C.3;D.4.4.f电子的总角动量量子数j可能取值为：A.1/2，3/2;B.3/2，5/2;C.5/2，7/2;D.7/2，9/2.5.碳原子（C，Z＝6）的基态谱项为A.3PO;B.3P2;C.3S1;D.1SO.6.测定原子核电荷数Z的较精确的方法是利用A.α粒子散射实验;B.x射线标识谱的莫塞莱定律;C.史特恩－盖拉赫实验；D.磁谱仪.7.要使氢原子核发生热核反应，所需温度的数量级至少应为（K）A.107;B.105;C.1011;D.1015.8.下面哪个粒子最容易穿过厚层物质？A.中子；B.中微子；C.光子；D.α粒子9.在（1）α粒子散射实验，（2）弗兰克－赫兹实验，（3）史特恩－盖拉实验，（4）反常塞曼效应中，证实电子存在自旋的有：A.（1），（2）;B.（3）,（4）;C.（2）,（4）;D.（1）,（3）.10.论述甲：由于碱金属原子中，价电子与原子实相互作用，使得碱金属原子的能级对角量子数的简并消除.论述乙：原子中电子总角动量与原子核磁矩的相互作用，导致原子光谱精细结构.下面判断正确的是：A.论述甲正确，论述乙错误;B.论述甲错误，论述乙正确;C.论述甲，乙都正确，二者无联系；D.论述甲，乙都正确，二者有联系.填充题（每空2分，共20分）1．氢原子赖曼系和普芳德系的第一条谱线波长之比为（）.2．两次电离的锂原子的基态电离能是三次电离的铍离子的基态电离能的（）倍.3．被电压100伏加速的电子的德布罗意波长为（）埃.4．钠D1线是由跃迁（）产生的.5．工作电压为50kV的X光机发出的X射线的连续谱最短波长为（）埃.6．处于4D3/2态的原子的朗德因子g等于（）.7．双原子分子固有振动频率为f，则其振动能级间隔为（）.8．Co原子基态谱项为4F9/29．母核AZX衰变为子核Y的电子俘获过程表示（）。10．按相互作用分类，粒子属于（）类.问答题（共10分）1.（4分）玻尔氢原子理论的定态假设.2．（3分）何谓莫塞莱定律？3．（3分）原子核反应的三阶段描述.计算题（50分）1．（10分）一个光子电离处于基态的氢原子，被电离的电子重新和质子结合成处于第一激发态的氢原子，同时放出波长为626埃的光子.求原入射光子的能量和自由电子动能.2．（10分）钠原子3S和3P谱项的量子亏损分别为1.373和0.883.试确定钠原子的电离能和第一激发电势.（R=109735cm-1）3．（10分）试讨论钠原子漫线系的一条谱线（2D3/2→2P1/2）在弱磁场中的塞曼分裂，作出能级分裂跃迁图.4．（10分）Na的半衰期为2.6年.试求:(1)平均寿命和衰变常数;(2)5mgNa减少到1mg需要多长时间?(ln10=2.303,ln2=0.693)5．(10分)试计算中子与核发生(n,2n)反应的反应能和阈能.(M()=16.999130u,M()=15.994915u,M()=15.003071u,mn=1.008665u)测试题B1.粒子以速率V0对心碰撞电荷数为Z的原子核，粒子所能达到的离核的最小距离等于多少？2．根据玻尔—索末菲理论，氢原子的主量子数n=3时，电子可能有几种不同形状的轨道，它们相应的轨道角动量，能量是否相等？3.单电子原子关于l，j的电偶极跃迁定则是什么？4．基态为4F3/2的钒原子，通过不均匀横向磁场将分裂为几束？基态钒原子的有效磁矩J等于多少玻尔磁子B5．试求出磷（P,Z=15）.氯(Cl,Z=17)原子基态电子组态和基态谱项.6．d电子与s电子间为LS耦合，试求出可能合成的总轨道角动量大小.二、1．假定1H36Cl分子的转动常数B=10.7cm-1，试计算最低的两个转动能级的能量(hc=12400eV)2．已知59Co的原子基态光谱项（仅与核外电子有关）为4F9/2，原子谱项的超精细结构分裂为8个成分。试确定59Co核的自旋的大小.3．维持链式反应的条件是什么？4．强子的夸克模型认为中子和介子是如何组成的？三．一个动能为3.0eV的电子被氦核所俘获，并发出波长为2400埃的光子.试问该电子被俘获到氦离子He+的哪个能级？试求He+离子由该能级跃迁到n=2的能级发出光子的波长.四、1．39Ca可发生+衰变，试求出所放出的+粒子的最大动能.(MCa=38.970711u,M核=38。963709u,Mec2=0.511MeV)2．用动能为的粒子轰击，观察到在方向上有动能为的质子出射.试写出核反应方程式，并确定该反应的反应能.3．He原子单一态1s3d1D2→1s2p1P1跃迁产生的谱线波长为6678.1埃.在B=1.2T的磁场中发生塞曼效应.试问：(1)在垂直于的方向观察时有几条谱线？波长各为多少？(2)迎着的方向观察时有几条谱线？波长各为多少？（hc=12400eV,B=5.7910—15eVT-1）测试题C下列数据供答题时使用：组合数=1.44MeVfm,hc=12400eVRhc=13.6ev,78Li原子质量mLi=7.016005u74Be原子质量m7Be=7.016930u,H原子质量mH=1007825u,中子质量mn=1.008665u,1u=931.5MeV/c2根据基本粒子所参与的相互作用，可将基本粒子分为哪几类？试问4.0MeV的粒子与金核（Z=79）对心碰撞时的最小距离是多少？试计算原子处于2D3/2态的总磁矩J（以玻尔磁子B为单位）.试确定填满n=2壳层的原子中，下列量子数相间的电子数：（1）ms=1/2;（2）=-1.HCl分子的远红外吸收光谱中，观测到多条吸收谱线。这些谱线的波数间隔近似，其平均值为20.68cm-1,试求该分子第一激发转动态与转动基态间的能量差。已知5927Co的原子基态光谱项（仅与核外电子有关）为4F1/2原子谱项的超精细结构为8个成分.59Co核的自旋I已知22688Ra、22288Ra和48He的质量分别为226.025436u、222.017608u和4.002603u。试计算226Ra放出的粒子动能。试求73Li(p,n)7Be的反应能和阈能。实验发现，基态氢原子可吸收能量为12.7eV的光子.（1）