原子物理习题及答案

波尔假设：1.定态假设：分立轨道。电子只能处于一些分立的轨道上，它只能在这些轨道上绕核转动，且不产生电磁辐射(波尔假设)

2.跃迁假设：当电子从一个定态轨道跃迁到另一个定态轨道时，会以电磁波的形式放出(或吸收)能量hv(即光子能量E)，其值由能级差决定：hv=En'-En

3.角动量量子化：L=nh n=1，2，3…

一、单选题：（共16分，每小题2分）

1、碱金属元素精细结构产生的原因为:

A、相对论效应

B、原子实极化

C、价电子的轨道贯穿

D、！！！价电子自旋与轨道运动相互作用

2、根据玻尔理论，氢原子由n1激发到n5的状态后，下列选项中正确的是：

A、可能辐射出10条谱线，分别属于4个线系

B、可能辐射出的光子最大能量是13.6eV

C、可能辐射出11条谱线，分别属于5个线系

D、这种情况下，能级间跃迁的n 1

3、欲使处于基态的氢原子能发出H线，则至少需要给它的能量为：

A、13.6eV

B、B12.09eV

C、10.2eV

D、3.4eV

4、夫兰克-赫兹实验的结果表明：

A、电子自旋的存在B原子内部能量是量子化的C、原子具有磁矩D、原子角动量量子化

5、经过10KV电势差加速的电子束的德布罗意波长是:

A、12.3 nm

B、1.23 nm

C、0.123 nm D0.0123 nm

6、由壳层结构理论和洪德定则可知，氯原子（Z=17）基态时的原子态应是：

A、2P1/2. B2P3/2. C、4P1/2. D、4P3/2

7、由电子组态2p3p所得到的状态3P到2s2p所得到的状态3P间的辐射跃迁：

A、可产生9条谱线B可产生6条谱线

C、可产生7条谱线

D、不能发生

8、若电子的电量和质量分别为e和me，则原子中电子的自旋磁矩S和自旋角动

量PS的关系应为:

A、S PS. Bus =-e/mps

C、S PS

D、S PS

二、填空题：（共20分）

1、氢原子基态能量E1=-13.6eV，玻尔轨道半径r1=a0=0.0529nm。

2、磷原子（Z=15）的基态组态为3s<2>3p<3>，基态为<4>S[3/2]，基态的自旋角动量为根号15/2 h，轨道角动量为0 h，总角动量为二分之根号十五h

3、原子的3d次壳层按泡利不相容原理最多可以填充10个电子，n=3壳层最多可以填充2n<2>个电子

4、正电子与负电子相遇可形成类似于氢原子结构的“电子偶素”，其里德伯常数RA

与R之比（RA:R)为1：2.

三、Answer each of the following problems with a brief statement简答题（共20分，每小题5分）

1、The nuclear model of the atom（简述原子的核式模型）

答：原子中有一个很小的核集中了几乎全部质量和所有的正电荷，电子分布在其周围。2、Quantized condition for Bohr postulate（简述玻尔理论量子化条件）

答：电子只能分布在轨道角动量L=nh/（2π）的分立轨道。

3、Pauli Exclusion Principle（简述泡利不相容原理）

答：在一个原子中不存在两个或两个以上的电子拥有相同的量子数（n,l,ml,ms）。

4、Please write out the reason of the effective quantum number (n*) which is not an integer.（简述有效量子数不是整数的原因）

答：量子数n，n’是整数，n*=n/Z，n*=n’/Z，Z为原子序数，两整数相除不一定为整数。

四、The stern-Gerlach experiments,（史特恩——盖拉赫实验）

1. Why must be magnetic field be inhomogeneous?（为什么磁场是不均匀的）

答：有自旋磁矩的原子在均匀的磁场中只受到磁矩作用不受到力的作用，只有在不均匀的磁场中才会受到力的作用，故要用不均匀磁场。

2. How is the inhomogeneous field obtained?（如何获得不均匀磁场）

答：

3. What kind of pattern would be obtained with a beam of hydrogen atoms in their

ground state? Why?（用基态氢原子来实验得到怎样的氢束线图案，为什么？）

答：得到两条氢束线，原因：由Z[2]=-m[J]g[J]u[B]•a B/a z•dD/3kT

可知氢束线的条数由mJ取值的个数决定

氢的基态原子态2S1/2 mJ取2J+1=2*1/2+1=2个值，因此得到两条氢束线。

4. What kind of pattern would be obtained with a beam of mercury atoms (ground

stateS0)? Why? (用基态汞原子来实验得到怎样的汞束线图案，为什么？）

答：得到一条汞束线，

原因：由Z[2]=-m[J]g[J]u[B]•aB/az•dD/3kT式可知

汞束线的条数由mJ取值的个数决定，汞的基态原子态1S0 mJ取2J+1=2*0+1=1个值，因此得到一条汞束线。（共20分）

五、In the ground state of beryllium there are two 1s and two 2s electrons. The lowest states are those in which one of the 2s electron is excited to a 2p state.（铍原子的基态电子组态是1s22s2，若有一个电子被激发到2P态）

1. List these state, giving all the angular momentum quantum numbers of each.（写出每个电子组态所对应的原子态的角动量量子数）

1

2. Order the states according to increasing energy. （把这些能级按生序排列）（共14分）