原子物理练习题集答案解析
一、选择题
1．如果用相同动能的质子和氘核同金箔正碰,那么用质子作为入射粒子测得的金原子核半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子核半径上限的几倍？
A. 2
B.1/2 √
C.1 D .4
2．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
3. 按泡利原理,当主量子数确定后,可有多少状态?
A.n 2
B.2(2l+1)_
C.2l+1 √
D.2n 2
4．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
5．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5F 1态，试问原子束分裂成
A.不分裂 √
B.3条
C.5条
D.7条
6．原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为：
A ．
B μ3
15； √ B. 0； C. B μ25； D. B μ215- 7．氦原子的电子组态为1s 2,根据壳层结构可以判断氦原子基态为：
Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； √ Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３Ｐ０ .
8．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.原子层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强。
9．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。
10．发生β+衰变的条件是
A.M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋m e ;
B.M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e ;
C. M (A,Z)＞M (A,Z －1); √
D. M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e
11．原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中
A.绝大多数α粒子散射角接近180?
B.α粒子只偏2?～3? √
C.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．基于德布罗意假设得出的公式V
26.12=λ ?的适用条件是： A.自由电子，非相对论近似 √B.一切实物粒子，非相对论近似
C.被电场束缚的电子，相对论结果
D.带电的任何粒子，非相对论近似
13．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.相对论修正和原子实极化、轨道贯穿
√C.自旋－轨道耦合和相对论修正
D. 原子实极化、轨道贯穿、自旋－轨道耦合和相对论修正
14．某原子处于4D 1/2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
15．氩（Ｚ＝18）原子基态的电子组态是：
√Ａ.1s 22s 22p 63s 23p 6 Ｂ.1s 22s 22p 6２p 63d 8
Ｃ.1s 22s 22p 63p 8 Ｄ. 1s 22s 22p 63p 43d 2
16．产生钠原子的两条黄谱线的跃迁是：
√A.2P 1/2→2S 1/2 , 2P 3/2→2S 1/2; B. 2S 1/2→2P 1/2 , 2S 1/2→2P 3/2;
C. 2D 3/2→2P 1/2， 2D 3/2→2P 3/2；
D. 2D 3/2→2P 1/2， 2D 3/2→2P 3/2.
17．电子组态2p4d 所形成的可能原子态有：
A ．1P ３P １F ３F ； √B. 1P 1D 1F 3P 3D 3F; C ．3F 1F ； D. 1S 1P 1D 3S 3P 3D.
18．窄原子束按照施特恩—盖拉赫方法通过极不均匀的磁场 ，若原子处于5F 1态，则原子束分裂成
A.不分裂； √
B.3条；
C.5条；
D.7条
19．原子核可近似看成一个球形，其半径R 可用下述公式来描述：
√A.R ＝r 0A 1/3 ； B. R ＝r 0A 2/3 ； C. R ＝3034r π； D.R=33
4A π. 20．在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角的粒子数之比为：
A ．4：1 B.2：2 √C.1：4 D 1：8
二填空题
1．在α粒子散射实验中α粒子大角散射的结果说明了否定了汤姆原子模型，支持卢瑟立了原子的核式结构模型。
2．证实电子具有波动性的实验是戴维——革末电子束衍射实验.
4．电子填充壳层的原则是泡利原理、能量最小原理。
5．某放射性核素的半衰期为2年,经8年衰变掉的核数目是尚存的核数目的15 倍。
6．处于基态的氢原子被能量为12.09eV的光子激发后,其轨道半径是原来的9倍。
7．证实光具有粒子性的典型实验是康普顿散射实验
8．氢原子能级形成精细结构（不考虑蓝姆移动）的原因是相对论效应、电子自旋与轨道的磁相互作用。
9．碳原子基态的电子组态是1s22s22p2。
10．发生β+衰变的条件是M(A,Z)＞M(A,Z－1)＋2m e。
11．夫兰克—赫兹实验的结果表明原子能量量子化。
12．史特恩-盖拉赫实验的结果说明原子具有磁矩、电子具有自旋、原子角动量空间取向量子化。
13．塞曼效应的实验结果说明原子具有磁矩、电子具有自旋、原子角动量空间取向量子化。
15．基本粒子按其相互作用可分．光子、轻子、强子（介子、重子）等四类。
三、简答题（每小题4分，共20分）
1．简述卢瑟福原子有核模型的要点.
2．造成碱金属原子精细能级的原因是什么？
3．描述一个电子的一个量子态一般需哪四个量子数？
4．什么是X 射线的轫致辐射？
5．简述放射性核素的衰变规律。
6．什么是微分散射截面？简述其物理意义。
7．简述电子组态的跃迁选择定则和L －S 耦合下的电偶极辐射跃迁选择定则。
8．什么是泡里不相容原理？
9．简述衰变常数、半衰期、平均寿命的物理意义。
10．简述洪特定则。
计算题
1、 解释Cd 的6438埃的红光(1D 2→1P 1) 在外磁场中的正常
塞曼效应，并画出相应的能级图。
解: 单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单位B 6.4612=?≈??? ???λ
λλ ，则得0A 39.0=?λ 和0000A 6438.39A 6437A 6437.6＝，＝，＝＋－λλλ
能级跃迁图为
2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。已知：35.1=?s ,86.0=?p ,01.0=?d ,求钠原子的电离电势。 解: 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分别为:
已知：35.1=?s ,86.0=?p ,01.0=?d ,钠原子的电离电势
()
V 00.532≈?-=s Rhc U 3、氦原子有两个价电子,基态电子组态为1s1s 。若其中一个电子被激发到3s 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。
依据跃迁选择定则10,J 1,,0±=?±?=?＝L S
共有9中可能的光谱跃迁.
4、用α粒子轰击147N 原子核，生成178O 原子核。试计算核反主线系：
,4,3)()3(~22=?--?-=n n R R p s n p ν第二辅线系：
,5,4)()3(~22=?--?-=n n R R s p n s ν第一辅线系： ,5,4)()3(~2
2=?--?-=n n R R d p n d ν柏格曼线系：
,5,4)()3(~22=?--?-=n n R R f d n f ν
应能。已知：11H ：1.007825u, 42He ：4.002603u, 147
N ：14.003074u ，178O ：16.999133。
解: 已知：11
H ：1.007825u, 42He ：4.002603u, 147N ：14.003074u ，178O ：16.999133。核反应能
()()[]()MeV 18.1001281.0 006958.18005677.1822
2-≈-=-=+-+=c c c M M M M Q O H N α