原子物理学试题汇编教学内容

原子物理学试题汇编

临沂师范学院物理系

原子物理学期末考试试题（A卷）

一、论述题25分，每小题5分）

1．夫朗克—赫兹实验的原理和结论。

1．原理：加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收电子转移的4.9eV的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时，发射2500埃的紫外光。（3分）结论：证明汞原子能量是量子化的，即证明玻尔理论是正确的。（2分）

2．泡利不相容原理。

2．在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。（5分）

3．X射线标识谱是如何产生的？

3．内壳层电子填充空位产生标识谱。（5分）

4．什么是原子核的放射性衰变？举例说明之。

4．原子核自发地的发射 射线的现象称放射性衰变，（4分）例子（略）（1分）

5．为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量？

5．因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为8.6MeV大于轻核或重核的核子的平均结合能，故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大能量。（5分）

二、（20分）写出钠原子基态的电子组态和原子态。如果价电子被激发到4s态，问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线？试画出能级跃迁图，并说明之。

二、（20分）（1）钠原子基态的电子组态1s22s22p63s；原子基态为2S1/2。（5分）

（2）价电子被激发到4s态向基态跃迁时可发出4条谱线。（6分）（3）依据跃迁选择定则1

0,

j

1,±

=

∆

±

∆＝

l（3分）

能级跃迁图为（6分）

三、（15

1）写出所有可

能的光谱项符号；（2）若置于磁场中，这一电子组态一共分裂出多少个能级？（3）这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁？

三、（15分）（1）可能的原子态为

1P1，1D2，1F3；3P2

，1，0

，3D3，2，1，3F4，3，2。（7分）

（2）一共条60条能级。（5分）

（3）同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。（3分）

四、（20分）镉原子在1D 2→1P 1的跃迁中产生的谱线波长为6438埃。当镉原子置于强度为2T 的均匀磁场中时发生塞曼效应，试计算谱线塞曼分裂中各分量的波长和它们之间的波长差，并画出相应的光谱跃迁图。

四、（20分）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

λ

λ （5分）

则得0

A 39.0=∆λ （5分）

和0

000A 6438.39A 6437A 6437.6＝，＝，＝＋－λλλ （5分） 能级跃迁图为 （ 5分）

五、（1）（10分）用中子打击F 199

产生O 9，并放出一个新粒子，写出核反应方程式；在实验室坐标系中，这种核反应发生时中子必须有的最小的能量是4.1MeV ，试求反应能Q 值（n 10：1.008665u ，

F 199

：18.998405 u ）。

（2）（10分）已知U 235的核子的平均结合能为7.572 MeV ，Sn 117及

Sn 118

的核子的平均结合能为8.6MeV ，求U 235裂变为两个Sn 核时放

出多少能量？平均一个核子释放多少能量？

五、（1）（10分）H O F n 1119819910＋→+ （5分）

MeV 89.31

00

min

-=+-=M M M E Q （5分）

（2）（10分）一个U 235共释放241.6MeV 能量。 （5分） 平均一个核子释放1.036MeV 能量。 （5分）

临沂师范学院物理系

原子物理学期末考试试题（B 卷）

一、论述题25分，每小题5分） 1．玻尔理论的成功之处和局限性。

1．玻尔理论成功之处：定态的概念，能量量子化，辐射频率法则，氢原子光谱五个线系的形成，为量子力学的建立奠定了基础。（3分）

局限性：没有脱离经典物理的框架，量子化条件的引入没有严密的数学证明，不能解释氢原子光谱的强度、宽度等，无法全面地描述原子现象。（2分）

2．波函数及其物理意义。

2．微观粒子状态用波函数()t r Ψ,

描写，一般情况下波函数是复数。（2分）

波函数模的平方()2

,t r Ψ

表示t 时刻在dz z z dy y y dx x x +++~,~,~区间单位体元内发现粒子的几率。（3分）

3．泡利不相容原理。

3．在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。（5分）

4．X 射线标识谱是如何产生的？

4．内壳层电子填充空位产生标识谱。（5分） 5．什么是原子核的放射性衰变？举例说明之。

5．原子核自发地的发射γβα、、射线的现象称放射性衰变，（4分）

例子（略）（1分）

二、（20分）当处于基态的氢原子被12.3eV 光子激发后，被激发的氢原子可能产生几条谱线？求出相应谱线的频率（用玻尔理论，不考虑电子自旋）

三、（15分）钇原子基态为2D ，用这种原子进行史特恩—盖拉赫实验时，原子束分裂为4束，求原子基态总磁矩及其在外磁场方向上的投影（结果用玻尔磁子表示）

四、（20分）镉原子在1D 2→1P 1的跃迁中产生的谱线波长为6438埃。当镉原子置于强度为2T 的均匀磁场中时发生塞曼效应，试计算谱线塞曼分裂中各分量的波长和它们之间的波长差，并画出相应的光谱跃迁图。

五、（1）（10分）为进行H O F n 1119819910＋→+的核反应，在验室坐标系

中，这种核反应发生时中子必须有的最小的能量是4.1MeV ，试求反

应能Q 值（n 10

：1.008665u ，F 19

9：18.998405 u ）。（2）（10分）已