原子物理-试题

学年度第 学期期末考试试卷（C 卷） 系 专业 本科 级 原子物理学课程

一．填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。

1. 考虑精细结构，形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号

表示应为——————————————————————————————————————————————。

2. .处于2S 1/2的基态钾原子，在0.40特斯拉的磁场中，若要诱导电子的自旋变换方向，

则需要外加振荡电磁场的频率为 Hz 。

3. 处于2/52

D 原子态的氢原子的轨道角动量的值是 ，轨道角动量z L 可取的值

是 。

4. 碱金属原子光谱公式中的有效量子数*

n 不是整数的主要原因是：

。

5. 核子的平均结合能A E E /?=是表示原子核 的一个物理量，E 越大，则

原子核越 。

6. 从X 射线标识谱不显示 的变化，同化学 无关和光子 很大来

看，可以知道，它是原子内层电子跃迁产生的。

7. 原子的d 3次壳层按泡利原理一共可以填

个电子。

8. 泡利不相容原理可以表示为

。据

此，n 壳层能容纳的最多电子数为 ，l 支壳层能容纳的最多电子数为 。

9.

Th 23290

经过 次α衰变， 次β衰变才变成Pb 20882；在上述一系列变化过程

中共损失了 个中子。

二．单项选择题：本大题共6小题；每小题3分，共18分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的，请把正确选项的字母填在题后

的括号内。

1．碱金属原子光谱的精细结构是由于下列哪个原因引起的？ （A ）原子实的极化 （B ）价电子的轨道贯穿效应

（C ）电子自旋-轨道相互作用 （D ）外磁场的影响 （ ）

2．已知：Cu 6429，Ni 6428及Zn 64

30的质量分别为：u 94934.64，u 94755.63，u 94873.63，

则

Cu 64

29原子可发生怎样的放射性衰变（?)000548.0u m e =

（A ）α衰变；

（B ）只能发生-

β衰变，不能发生+

β衰变；

（C ）只能发生+β衰变，不能发生-

β衰变；

（D ）既有-β衰变，又有+

β衰变。 （ ）

3.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：

A. hc 2/eV ；

B. eV/2hc ；

C. hc/eV ；

D. 2hc/eV 。

4.由状态2p3p 3P 到2s2p 3P 的辐射跃迁：

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。

5.下列粒子中不服从泡利不相容原理的是：

A. 质子；

B. 光子；

C. 中子；

D. 电子。

6.在外磁场中的原子，若外磁场B 可视为弱磁场，则：

A. μL 和μS 先耦合成μ再与B 耦合;

B. 由于B 弱使μL 与μS 不能耦合成μ;

C. 由于B 弱,所以磁场对原子的作用总可忽略;

D. μL 与μS 分别同B 耦合,而后形成总附加能。 三．计算题：本大题共6小题；共55分。答案请写在答题纸上。

1.原子中设轨道角动量量子数L =2, 问: (1) L x 2+L y 2的极小值是什么?

(2) L x 2+L y 2的极大值是什么? (3) 设M L =1,则L x 2+L y 2=? (4) 从这里能够确定L x 和L y 的值吗?

2．已知锂原子光谱主线系最长波长及锐线系的线系限波长分别为：

A 6707和

A 3519，

求锂原子的第一激发电势和电离电势。)4.12(

A keV hc ?=

3．从下列各粒子的质量数据中选用需要的数值，算出Si 30

14

中每核子的平均结合能：

e ：u 000548.0；H 21：u 014102.2； n 10：u 008665.1；Si 3014：u 973786.29；

H 1

1

：u 007825.1。

4．一束α粒子垂直射至一重金属箔上，试求α粒子被金属箔散射后，散射角大于

60的α粒子数与散射角大于

90的粒子数之比。

5．已知氦原子的一个电子被激发到p 2轨道，而另一个电子还在s 1轨道，试作出能级图来说明可能出现哪些光谱线的跃迁。

6．锌原子光谱中的一条谱线

)(0313P S →在B 为T 00.1的磁场中发生塞曼分裂，试问：从垂直于磁场方向观察，原谱线分裂为几条？相邻两谱线的波数差等于多少？是否属于正常塞曼效应？并请画出相应的能级跃迁图。

学年度第 学期期末考试试卷（E 卷） 系 专业 本科 级 原子物理学课程

一．填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。

1． 原子核是由_________和_________组成的，原子核的线度在

数量级；原子的线度在 数量级。

2． 玻尔原子理论的三条基本假设是

， ， 。 3． 夫兰克-赫兹实验中用 碰撞原子，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 。

4． 某碱金属原子，其核外电子位于3d 轨道上，考虑自旋效应，则可能的原子态是： 和 。

5． 有一种原子基态时，其电子壳层是n=1,2壳层和3s 次壳层都填满，3p 次壳层填了一半，

该原子是 原子，它的电子数是 。

6． 原子中 分布的周期性决定了元素周期表中元素性质的周期性，各族元素的

化学性质都取决于 的分布。

7． -β衰变的一般方程式为：-

→βX A

Z 。放射性核素能发生-

β衰

变的必要条件为 。

8． 核素H 3

1

，He 32，He 52，Li 53，C 146，N 147，N 157，O 148，O 16

8中， 和

， 和 ， 和 是同位素； 和 ， 和 ， 和 是同量异位素， 和 ， 和 ， 和 是镜核， 和 ， 和 是同中子素。

9． 一次电离的氦离子+

He 的第一玻尔半径，电离电势，第一激发电势和赖曼系第一条谱线

波长分别为 ， ， 和 。 二．单项选择题：本大题共6小题；每小题3分，共18分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的，请把正确选项的字母填在题后的括号内。

1.若原子处于1D 2和2S 1/2状态, 它们的朗德因子g 的值分别为：

A. 1和2/3 ;

B. 2和2/3 ;

C. 1和4/3 ;

D. 1和2 。

2.伦琴线光谱的K L M ,, 吸收限的能量数值分别对应各壳层电子的

A. 激发态；

B. 俄歇电子能量；

C. 电离能；

D. 电子跃迁形成各线系第一条线的能量。

3.由伦琴射线照射原子所导致的俄歇电子的能量

A. 与伦琴射线的能量有关，与被照射原子性质无关；

B. 与伦琴射线和被照射原子性质都有关；

C. 与伦琴射线和被照射原子性质都无关；

D. 与被照射原子性质有关，与伦琴射线能量无关。

4.镁原子（Z=12）处于基态时价电子的电子组态及基态原子态应是：

A. 2s2s 1S 0；

B. 2s2p 3P 0；

C. 3s3s 1S 0；

D. 3s3p 3P 0。

5.根据能级多重性的交替规律，铷原子（Z=37）的能级多重结构是：

A. 双重；

B. 一、三重；

C. 单重；

D. 二、四重。

6.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：

A. 正常塞曼效应；

B. 反常塞曼效应；

（A ） C. 顺磁共振； D. 帕邢—巴克效应。

三．计算题：本大题共6小题；共55分。答案请写在答题纸上。

1． 当氢原子跃迁到激发能为 10.19eV 的状态上时，发射出一个波长为

A 4840的光子，试求初状态的结合能及跃迁前后的量子数)4.12(

A KeV hc ?=。

2． 试计算在B 为2.5T 的磁场中，钠原子的D 双线所引起的塞曼分裂（已知D 双线产生于

2/122/3233S P →和2/122/1233S P →）。

3． K 原子共振线波长为 A 7665，主线系系限波长为

A 2858。已知K 原子基态为4S ，试

求4S ，4P 谱项的量子数修正项P S ??,值各为多少？（R=10970000米-1）

4． H 11

和n 10的静止质量分别为007852.1和008665.1质量单位，算出C 12

6中每核子的平均

结合能

)/5.9311(2

c MeV u =。 5． 康普顿散射产生的散射光子，再与原子发生相互作用，当散射角

60>θ时，无论入射

光子能量多大，散射光子总不能再产生正负电子偶，试证明之。

6． 动能为1.0MeV 的窄质子束垂直地射在质量厚度为1.5mg/cm 2的金箔上，计数器记录以

60角散射的质子，计数器圆形输入孔的面积为1.5 cm 2，离金箔散射区的距离为10cm ，

输入孔对着且垂直于射到它上面的质子，试问：散射到计数器输入孔的质子数与入射到金箔的质子数之比为多少？（质量厚度定义为t m ρρ=，其中ρ为质量密度，t 为靶厚；已知金原子的原子序数为Z=79；原子量为A=197）。

学年度第 学期期末考试试卷（D 卷） 系 专业 本科 级 原子物理学课程

一．填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。 10．

在认识原子结构，建立原子的核式模型的进程中，

实验起了重大作用。 11． 夫兰克-赫兹实验中用 碰撞原子，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 。

12． 线状光谱是 所发的，带状光谱是 所发的。

13．

碱金属原子光谱的精细结构是由于电子的 和 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。 5．α

衰变的一般方程式为：

α

→X A

Z 。放射性核素能发生α衰变的

必要条件为 。

6．原子中量子数l m l n ,,相同的最大电子数是 ；l n ,相同的最大电子数是 ； n 相同的最大电子数是 。

7．X 射线管发射的谱线由 和 两部分构成，它们产生的机制分别是： 和 。 8．二次电离的锂离子+

+Li

的第一玻尔半径，电离电势，第一激发电势和赖曼系第一条谱线

波长分别为： ， ， 和 。

9．泡利为解释β衰变中β粒子的 谱而提出了 假说，能谱的最大值对应于 的动量为零。 二．单项选择题：本大题共6小题；每小题3分，共18分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的，请把正确选项的字母填在题后的括号内。

1． 两个电子的轨道角动量量子数分别为：31=l ，22=l ，则其总轨道

角动量量子数可取数值为下列哪一个？

（A ）0，1，2，3 （B ）0，1，2，3，4，5

（C ）1，2，3，4，5 （D ）2，3，4，5 （ ） 2． 静止的

Rb 226

88

发生α衰变后，α粒子和子核动量大小之比为多少？

（A ）111：2 （B ）3：111

（C ）2：111 （D ）1：1 （ ） 3． 在原子物理和量子力学中，描述电子运动状态的量子数是：),,,(s l m m l n ，由此判定下

列状态中哪个状态是存在的？

（A ）（1，0，0，-1/2） （B ）（3，1，2，1/2）

（C ）（1，1，0，1/2） （D ）（3，4，1，-1/2） （ ）

4． 在核反应O n n O 15816

8

)2,(中，反应能MeV Q 66.15-=，为使反应得以进行，入射粒子的

动能至少为多少？

（A ）15.99MeV （B ）16.64MeV

（C ）18.88MeV （D ）克服库仑势，进入靶核 （ ）