钠原子基态原子态符号
原子物理学复习总结提纲
第一章 原子的位形：卢瑟福模型一、学习要点1、原子的质量和大小R ~10-10 m , N A =6.022⨯1023mol -1,1u=1.6605655⨯10-27kg2、原子核式结构模型(1)汤姆孙原子模型(2)α粒子散射实验：装置、结果、分析(3)原子的核式结构模型(4)α粒子散射理论： 库仑散射理论公式：221212200cot cot cot 12422242C Z Z e Z Z e a b E m v θθθπεπε===⋅'⋅ 卢瑟福散射公式：222124401()4416sin sin 22Z Z e a d d dN N nAt ntN E A θθπεΩΩ'== 2sin d d πθθΩ=实验验证:1422sin ,,Z , ,2A dN t E n N d θρμ--'⎛⎫∝= ⎪Ω⎝⎭，μ靶原子的摩尔质量 微分散射面的物理意义、总截面 24()216sin 2a d d b db σθπθΩ==()022212244()114416sin 22Z Z e d a d E Sin σθσθθθπε⎛⎫≡== ⎪Ω⎝⎭ (5)原子核大小的估计: α粒子正入射（0180θ=）：：2120Z Z 14m c e r a E πε=≡ ,m r ～10－15－10－14m第一章自测题1. 选择题(1)原子半径的数量级是：A ．10－10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m(2)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（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α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α粒子束所得结果的几倍？ A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 2(5)动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为（m ）：A.5.91010-⨯B.3.01210-⨯C.5.9⨯10-12D.5.9⨯10-14 (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.2 B.1/2 C.1 D .4(7)在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α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α粒子会有多少？ A. 16 B.8 C.4 D.2(8）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内的粒子数之比为：A ．4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:8（9）在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α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α粒子的相同；B ．质子的能量与α粒子的相同；C ．质子的速度是α粒子的一半；D ．质子的能量是α粒子的一半2. 填空题（1）α粒子大角散射的结果证明原子结构为 核式结构 .（2）爱因斯坦质能关系为 2E mc = .（3）1原子质量单位（u ）= 931.5 MeV/c 2. (4) 24e πε= 1.44 fm.MeV. 3．计算题习题1-2、习题1-3、习题1-5、习题1-6.4．思考题1、什么叫α粒子散射？汤姆孙模型能否说明这种现象？小角度散射如何？大角度散射如何？2、什么是卢瑟福原子的核式模型？用原子的核式模型解释α粒子的大角散射现象。
原子物理 (4)
-e
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二、原子实极化与轨道贯穿
1、原子实极化 (影响小)
价电子产生的电场，使原子实中原子核和电子的中心会发 生微小的相对位移。原子实中的电子的中心不在原子核上，形 成一个电偶极子。
+-
P (z 1)el
虚线：极化前
实线：极化后
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原子实极化 的作用 极化产生的电偶极子的电场作用于价电子，使它受到除库
R (n p )2
R
R
第二辅线系: vsn (3 p )2 (n s )2
n=3.4.5… np 3s n=4.5.6…. ns 3 p
第一辅线系:
vdn
R (3 p )2
R (n d )2
n=3.4.5….. nd 3 p
柏格曼系:
R
R
v fn (3 d )2 (n f )2
s,l=0
0.40
n* 1.589 2.596 3.598 4.599 5.599 6.579
T 28581.4 12559.9 7017.0 4472.8 3094.4 2268.9 主线系 p, l=1 n* 1.960 2.956 3.954 4.954 5.955 6.954 0.05
第一辅
用2两021/个1/1量2 子数 n, l 来描述
4
类比H原子光谱
v
RH
(1 m2
1 n2
)
m=1,2,3……； 对每个m, n=m+1,m+2,m+3……构成谱线系
n n>m
m
每一个线系的每一条光谱线的波数都可表示为两个光谱项
之差
vn
11原子结构(原卷版)
第一章原子结构与性质第一节原子结构『知识梳理』一、能层与能级〖能层〗◆含义：根据核外电子的能量不同，将核外电子分为不同的能层(电子层)。
◆能层序号及符号能层序号：一、二、三、四、五、六、七……分别用K、L、M、N、O、P、Q……表示。
总结：每层所容纳的电子数最多为2n2个。
◆能层之间的能量关系能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
〖能级〗◆含义：根据多电子原子的同一能层的电子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。
◆表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f……等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为n s、n p、n d、n f……等。
◆能层、能级与最多容纳的电子数能层(n)一二三四五六七……符号K L M N O P Q……能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……………………最多电子数22626102610142……………………281832………………2n2由上表可知：1.能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3个能级。
2.s、p、d、f 各能级可容纳的最多电子数分别为1、3、5、7的2倍。
3.原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是2n2(n为能层的序数)。
二、基态与激发态原子光谱◆基态原子与激发态原子(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。
(2)激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
激发态原子跃迁到较低能级，释放能量，甚至变为基态原子。
◆光谱(1)光谱的成因及分类(2)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
三、构造原理◆含义：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。
◆示意图四、电子排布式将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
如氮原子的电子排布式为◆能级交错从构造原理图可以看出，从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。
原子结构简写
第一章原子结构与元素周期性章图在金刚石表面上用氢原子（白）和氟原子（红）的排列存储的信息是市售DVD光盘信息量的1000万倍。
连接在原子隧道扫描显微镜的探测器的碳纳米管上的有机分子（吡啶）探针正在检出存储的信息。
/~cem181h/projects/97/nanotech/nanotube.html diamond memory第1节原子结构1－1 开天辟地——原子的诞生现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸，大爆炸后约2小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。
其后，氢、氦等原子核发生熔合反应，其他元素分期分批地诞生。
然而，尽管宇宙的历史已有137亿年，氢仍然是宇宙中最丰富的元素，约占所有原子总数的88.6%，氦约为氢原子数的1/8，它们加在一起占宇宙原子总数的99%以上，其他90多种天然元素的原子的总和不足1％。
如今，所有恒星，包括太阳，仍在时时刻刻地合成已知的原子。
我们居住的地球的年龄已有46亿年了，地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）仅22种。
1－2 能层与能级我们已经知道，多电子原子的核外电子的能量是不同的。
根据电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层，并用符号K、L、M、N、O、P、Q……，表示相应的一、二、三、四、五、六、七……等能层。
例如，钠原子有11个电子，分布在3个不同的能层上，第一能层上分布2个电子，第二能层上分布8个电子，第三能层上分布1个电子。
理论研究已经证明，原子核外每一能层可容纳的如下：理论研究还证明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级。
正好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。
能级的符号和可能容纳的如下：2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6……在每一能层中，能级符号的顺序是n s、n p、n d、n f……(n是代表该能级所在的能层)。
任一能层的能级总是从s能级开始，而能级数等于该能层序数，如第一能层只有1个能级（1s）, 第二能层有2个能级（2s和2p）, 第三能层3个能级（3s, 3p和3d）,依次类推；以s、p、d、f、……排序的各能级可容纳的的规律十分简单——按奇数1，3，5，7……顺序的二倍！1－3 构造原理我们已初步知道了原子核外电子的排布，但对多电子原子来说，原子的核外电子排布又遵循什么规律呢？知道了原子核外电子的能层和能级可容纳的，是否就可以得出各种原子的电子排布呢？如果原子的核外电子完全按能层排布，建造完一个能层再开始建造下一个能层，从第三能层开始，最外层电子数就会超过8！这和我们以前学的“原子的最外层电子数不会超过8”相矛盾。
原子与原子核物理学(张国营)习题答案
第一章1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭'C 放射的，其动能为67.6810⨯电子伏特。
散射物质是原子序数79Z =的金箔。
试问散射角150οθ=所对应的瞄准距离b 多大？解：根据卢瑟福散射公式：20222442K Mv ctgb b Ze Zeαθπεπε==得到：2192150152212619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010)Ze ctg ctg b K οθαπεπ---⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯米式中212K Mvα=是α粒子的功能。
1.3 钋放射的一种α粒子的速度为71.59710⨯米/秒，正面垂直入射于厚度为710-米、密度为41.93210⨯3/公斤米的金箔。
试求所有散射在90οθ>的α粒子占全部入射粒子数的百分比。
已知金的原子量为197。
解：散射角在d θθθ+之间的α粒子数dn 与入射到箔上的总粒子数n 的比是：dnNtd nσ=其中单位体积中的金原子数：0//Au Au N m N A ρρ==而散射角大于090的粒子数为：2'dndn nNt d ππσ=⎰=⎰所以有：2'dn Nt d nππσ=⎰22218002903cos122()()4sin 2AuN Ze t d A Mu οοθρπθθπε=⋅⋅⎰ 等式右边的积分：180180909033cos sin 2221sin sin 22d I d οοοοθθθθθ=⎰=⎰=故'22202012()()4Au N dn Ze t n A Muρππε=⋅⋅ 648.5108.510--≈⨯=⨯即速度为71.59710/⨯米秒的α粒子在金箔上散射，散射角大于90ο以上的粒子数大约是4008.510-⨯。
1.4能量为3.5兆电子伏特的细α粒子束射到单位面积上质量为22/1005.1米公斤-⨯的银箔上，α粒子与银箔表面成ο60角。
在离L=0.12米处放一窗口面积为25100.6米-⨯的计数器。
原子物理复习
原子物理复习题填空题1.各种原子的半径是不同的，但都具有相同的数量级，即 。
2.光谱从形状来区别，可分为 是分子所发出的、 是原子所发的、 是固体加热所发的光谱。
3.氢原子的光谱项T 等于2n R ，它与原子的内部能量E 的关系是 。
4.氢原子的电子只能在一系列一定大小的、彼此分隔的轨道上运动；这样的轨道我们说是 。
表达这些物理量的各公式中的n 称为 。
5.基态氢原子的电离电势是 伏，第一激发电势是 伏。
6.关于α粒子散射的实验与理论充分证明了 。
7.氢原子光谱的谱线系有在紫外区和可见区的 ；和三个红外区的 。
8.氢原子的电子只能在一系列一定大小的、彼此分隔的轨道上运动；这样的轨道我们说是 。
9.波长为1 A 的X 光光子的动量和能量各为 ， 。
10.经过10000伏特电势差加速的电子束的德布罗意波波长为 ，用该电压加速的质子束，其德布罗意波波长是 。
11.与实物粒子联系着的波为 ，关系式为 。
12.根据玻恩德布罗意波的统计解释，τd 体积中发现一个实物粒子的几率表达式为 ；几率密度为 ,粒子在整个空间各点出现的几率总和等于 。
13.德布罗意波函数必须满足的标准条件 。
14.同一个 在jj 耦合和LS 耦合中形成的原子态的数目 。
15.从实验的分析，已经知道碱金属原子的能级都是 的，足见电子自旋有 个取向。
16.碱金属原子的光谱分为四个线系，即 ， ， ， 。
17.通过对碱金属原子光谱精细结构的讨论，可得到这样一个结论：碱金属原子的s 能级是 ，其余所有p 、d 、f 等能级都是 。
18.实验的观察发现氦及周期系第二族的元素的光谱有相仿的结构，它们都有 套线系，即个主线系， 个辅线系等。
19.Be 原子的原子序数Z=4，它的基态的电子组态是 ，它们在LS 耦合下形成的原子态符号 ；它的第一激发态的电子组态是 ，它们在LS 耦合下形成的原子态符号 。
20.塞曼效应是在 中原子 的现象。
21.塞曼跃迁的选择定则是 。
实验3-3钠原子光谱
实验 33 钠原子光谱对元素的光谱进行研究是了解原子结构的重要途径之一。
通过对原子光谱的研究，不仅让我们 了解了原子内部电子的运动，同时也导致了电子自旋的发现和对元素周期表的解释。
在对氢原子光谱的研究中， 人们认识到电子围绕原子核运动只能处于一系列能量不连续的状态， 从而获得了关于氢原子结构的知识。
但对于多电子原子，除了原子核和电子的相互作用外，还存着 电子之间的相互作用，而且电子的自旋运动和轨道运动的相互作用也更为显著。
为了更好地理解这 方面的知识，我们安排了钠原子光谱实验。
【实验目的】1、通过对钠原子光谱的观察和分析，加深对碱金属原子中外层电子与原子实相互作用以及自旋 与轨道运动相互作用的了解；2、在对光谱线系进行分析和波长测量的基础上，计算钠原子中价电子在不同轨道运动时的量子 缺，绘制钠原子的部分能级图，并根据双重线不同成分的波长差，计算价电子在某些轨道运动时原 子实的有效电荷。
【实验原理】（一） 钠原子光谱的线系为了比较与说明，我们先回忆一下氢原子的光谱规律。
对于氢原子光谱，人们早就发现它们的 光谱线的波数可以用两项值之差表示：2 1 2 2 n R n R - = n （331）式中 R 为里德伯常数。
若令 2 n =2， 1n =3、4、5……，则可得熟知的巴尔末线系。
碱金属原子只有一个价电子，价电子在核和内层电子组成的原子实的中心力场中运动，和氢原 子有点类似。
但是，由于原子实的存在，价电子处在不同量子态时，或者按轨道模型的描述，处于 不同的轨道时，它和原子实的相互作用是不同的。
这主要是因为：首先，价电子处于不同轨道时， 它们的轨道在原子实中贯穿的程度不同，所受到的作用不同；其次，价电子处于不同轨道时，引起 原子实极化的程度也不同。
这二者都要影响原子的能量。
即使电于所处轨道的主量子数 n 相同而轨 道量子数 l 不同，原子的能量也是不同的，因此原子的能量与价电子所处轨道的量子数 n,l 都有关。
原子物理学习题与答案
《原子物理学》习题Kg c MeVm e 3121011.9511.0-⨯==；23.938c MeV m p =；26.939c MeV m n = 25.931c M e V u =；s J h ⋅⨯==-3410055.12π一、选择题：1．原子半径的数量级是： A ．10－10cm ； B.10-8m ； C. 10-10m ； D.10-13m2．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3．汤川介子理论认为核力是交换下列粒子而产生：A.电子和中微子;B. μ±；C.π±,π0;D.胶子4．动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为（m ）：A.5.91010-⨯ ；B.3.01210-⨯ ；C.5.9⨯10-12 ；D.5.9⨯10-14(5) 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-1 ；B .n(n-1)/2 ；C .n(n+1)/2 ；D .n(6) 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/9 ；B.R 和R/4 ；C.4/R 和9/R ；D.1/R 和4/R(7) 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/4 ； B. Rhc ； C.3Rhc/4e ； D. Rhc/e(8)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-3.4V9）由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径0a 的数值是：A.5.291010-⨯m ；B.0.529×10-10m ；C. 5.29×10-12m ；D.529×10-12m 10.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11.氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,按照玻尔理论最多能看到几条光谱线？A.1 ；B.6 ；C.4 ；D.312.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 ．3 ； B.10 ； C.1 ； D.413.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14.玻尔磁子B μ为多少焦耳／特斯拉？A ．0.9271910-⨯； B.0.9272110-⨯ ； C. 0.9272310-⨯ ； D .0.9272510-⨯15.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∞R /8； B.3∞R /4 ； C.8/3∞R ； D.4/3∞R16.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.-3.4eV ；B.+3.4eV ；C.+6.8eV ；D.-6.8eV17.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18.为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了：A.电子的波动性和粒子性； B.电子的波动性； C.电子的粒子性； D.所有粒子具有二象性19.德布罗意假设可归结为下列关系式：A .E=h υ， p =λh； B.E=h ω，P=κ ; C. E=h υ ，p =λ; D. E=ω ，p=λ20为使电子的德布罗意假设波长为0.39nm , 应加多大的能量：A ．20eV ； B.10eV ； C.100eV ； D.150eV21.如果一个原子处于某能态的时间为10-7S,原子这个能态能量的最小不确定数量级为（以焦耳为单位）：A ．10-34； B.10-27； C.10-24； D.10-3022.将一质子束缚在10-13cm 的线度内,则估计其动能的量级为：A. eV ；B. MeV ；C. GeV ；D.10-20J23.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.n 2； D.2n 224.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nl 确定后,对应的状态数为：A.n 2；B.2n ；C.l ；D.2l +125.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nl 确定后,对应的状态数为：A.2(2l +1) ；B.2l +1；C. n ；D.n 226.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nl m 确定后对应的状态数为：A.1； B.2； C.2l +1； D. n27.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 ,7/228.单个d 电子的总角动量投影的可能值为：A.2 ，3 ；B.3 ，4 ；C. 235， 215； D. 3/2， 5/2 . 29.已知一个价电子的21,1==s l ,试由s l j m m m +=求j m 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;30.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.3S nP ν=→； B. S nP 2~→=ν; C ．nP S →=2~ν; D ．3nP S ν=- 31.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（不考虑精细结构和考虑精细结构两种情况）?A.1条，3条；B.3条，5条；C.4条，8条 ；D.6条，12条32.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 ．5.38V ； B.1.85V ； C.3.53V ； D.9.14V33.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34.产生钠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 3/235.若已知K 钾原子共振线(主线系的第一条)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 .7.4×10-5.36.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37.已知钠光谱的主线系的第一条谱线由λ1=5890埃和λ2=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.2.14⨯10-3;C.2.07⨯10-3;D.3.42⨯10-238.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39.如果l 是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则跃迁选择定则为：A.0=∆l ;B. 0=∆l 或±1;C. 1±=∆l ;D. 1=∆l40.碱金属原子的价电子处于n ＝3, l ＝1的状态,其精细结构的状态符号应为：A .32S 1/2.32S 3/2； B.3P 1/2.3P 3/2； C .32P 1/2.32P 3/2; D .32D 3/2.32D 5/241.对碱金属原子的精细结构12S 1/2 ,12P 1/2, 32D 5/2, 42F 5/2,22D 3/2这些状态中可能存在的是：A.12S 1/2,32D 5/2,42F 5/2;B.12S 1/2 ,12P 1/2, 42F 5/2;C.12P 1/2,32D 5/2,22D 3/2;D.32D 5/2, 42F 5/2,22D 3/242.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43.d 电子的总角动量取值可能为： A. 215,235; B . 23,215; C. 235,263; D. 2,644．氦原子由状态1s2p 3P 2,1,0向1s2s 3S 1跃迁,可产生的谱线条数为：A.0；B.2；C.3；D.145．氦原子由状态1s3d 3D 3,2,1向1s2p 3P 2,1,0跃迁时可产生的谱线条数为：A.3；B.4；C.6；D.546．下列原子状态中哪一个是氦原子的基态？A.1P 1；B.3P 1 ;C.3S 1; D ．1S 0 ;47．氦原子的电子组态为n 1sn 2p,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n 1pn 2s 3D 2,1,0和n 1pn 2s 1D 1；C.由于违背泡利原理只存单态不存在三重态；D.为n 1pn 2s 3P 2,1,0和n 1pn 2s 1P 1.48．C ++离子由2s3p 3P 2,1,0到2s3s 3S 1两能级的跃迁,可产生几条光谱线？A.６条； B ．３条； C ．２条； D ．１条．49．氦原子有单态和三重态,但1s1s 3S 1并不存在,其原因是:A.因为自旋为1/2,l 1=l 2=0 故J=1/2;B.泡利不相容原理限制了1s1s 3S 1的存在;C..因为三重态能量最低的是1s2s 3S 1;D.因为1s1s 3S 1和 1s2s 3S 1是简并态50.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.6.51. 4D 3/2 态的L s ⋅值是：A.-2 2 ; B.3 2; C.-3 2; D.２ 252.一个p 电子与一个 s 电子在L －S 耦合下可能有原子态为：A.3P 0,1,2, 3S 1 ; B .3P 0,1,2 , 1S 0; C.1P 1 , 3P 0,1,2 ; D.3S 1 ,1P 153.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 ；54.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.55.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.2s2p56.若镁原子处于基态,它的电子组态应为：A ．2s2s ； B.2s2p ； C.3s3s ； D.3s3p57．今有电子组态1s2p,1s1p,2d3p,3p3s ，试判断下列哪些电子组态是可以存在的:A.1s2p ,1s1p ；B.1s2p,2d3p ； C,2d3p,2p3s ； D.1s2p,3p3s58．电子组态1s2p 所构成的原子态应为:A1s2p 1P 1 , 1s2p 3P 2,1,0 ； B.1s2p 1S 0 ,1s2p 3S 1；C1s2p 1S 0, 1s2p 1P 1 , 1s2p 3S 1 , 1s2p 3P 2,1,0; D.1s2p 1S 0,1s2p 1P 159．判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:A.3F 2;B.4P 5/2;C.2F 7/2;D.3D 1/260．试判断原子态：1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是可能存在的？A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 ； B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1；C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 ；D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 161．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62.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.363. B 原子态2P 1/2对应的有效磁矩（g ＝2／3）是 A. B μ33； B. B μ32； C. B μ32 ； D. B μ22. 64．在强外磁场中原子的附加能量W 除正比于B 之外,同原子状态有关的因素有：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M L 和M J ；D.磁量子数M L 和M S65．塞曼效应中观测到的π和σ成分,分别对应的选择定则为：A ；)(0);(1πσ±=∆J M ； B. )(1);(1σπ+-=∆J M ;0=∆J M 时不出现；C. )(0σ=∆J M ，)(1π±=∆J M ；D. )(0);(1πσ=∆±=∆S L M M66． 若原子处于1D 2和2S 1/2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267.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.3/468．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.269．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70．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.4D 3/2分裂为2个；B.1P 1分裂为3个；C.2F 5/2分裂为7个；D.1D 2分裂为4个71.如果原子处于2P 3/2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72.态1D 2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73.钠黄光D 2线对应着32P 3/2→32S 1/2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74.碱金属原子漫线系的第一条精细结构光谱线(2D 3/2→2P 3/2)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75.元素周期表中，下列描述正确的：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76.当主量子数n=1,2,3,4,5,6时，用字母表示壳层依次为：A.K 、Ｌ、Ｍ、Ｏ、Ｎ、Ｐ； Ｂ.Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐ；Ｃ.Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｏ、Ｐ、Ｎ；Ｄ.Ｋ、Ｍ、Ｌ、Ｎ、Ｏ、Ｐ；77．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）78．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．．．79．周期表中对K 、L 、M 、N 主壳层所能填充的最大电子数依次为：Ａ.２,８,１８,３２；Ｂ .２,８,１８,１８；Ｃ .２,８,10,１８；Ｄ .２,８,８,１8。
原子物理学试题
高校原子物理学试题试卷一、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.3P O;B.3P2;C.3S1;D.1S O.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）.l的简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.二、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4F9/2，测得Co原子基态中包含8个超精细结构成分，则Co核自旋I=（）. 9．母核A Z X衰变为子核Y的电子俘获过程表示（）。
(整理)实验二 钠原子光谱
实验二 钠原子光谱碱金属是元素周期表中的第一列元素（H 除外），包括Li 、Na 、K 、Rb 、Cs 、Fr ，是一价元素，具有相似的化学、物理性质。
碱金属原子的光谱和氢原子光谱相似，也可以归纳成一些谱线系列，而且各种不同的碱金属原子具有非常相似的谱线系列。
碱金属原子的光谱线主要由4个线系组成：主线系、第一谱线系（漫线系）、第二辅线系（锐线系）和柏格曼线系（基线系）。
碱金属原子与氢原子在能级方面存在差异，而且谱线系种类也不完全相同。
原子实的极化和轨道贯穿理论很好的解释了这种差别。
进一步对碱金属原子光谱精细结构的研究证实了电子自旋的存在和原子中电子的自旋与轨道运动的相互作用，即自旋－轨道相互作用，这种作用较弱，由它引起了光谱的精细结构。
钠原子光谱及其相应的能级结构具有碱金属原子光谱和能级结构的典型特征。
本实验通过钠原子光谱的观察与分析，加深对有关原子结构、原子内部电子的运动、碱金属原子的外层电子与原子核相互作用以及自旋与轨道运动相互作用的了解，在分析光谱线和测量波长的基础上，计算钠原子中价电子的各能级和相应的量子亏损，绘制钠原子的部分能级图。
【实验原理】原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。
1885年，巴尔末（J.J.Balmer ）根据人们的观测数据，发现了氢光谱的规律，提出了著名的氢光谱线的经验公式。
氢光谱规律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础，对原子物理学和量子力学的发展起了重要作用。
根据玻尔理论或量子力学中的相关理论，可得出对氢及类氢离子的光谱规律为： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=222111~n n R H ν （2—1） 其中，ν~为波数，HR 为氢的里德伯常数（109 677.58cm ）,1n 和2n 为整数。
钠是碱金属原子，核外有11个电子，其中622221p s s 这10个电子形成稳定的满壳层结构，并与原子核共同组成原子实，在最外层只有一个价电子。
在这一点上又与最简单的氢原子相似，因此纳原子光谱中各谱线的波数ν~，也可以用下列关系式表示： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=222111~n n R ν （2—2） 其中 R 为里德伯常数 (＝109737.31cm -1 )，在氢原子光谱中，1n 和2n 都是正整数，相应于 1n ＝1，2，3，···等值，分别有赖曼谱系，巴耳末谱系，帕邢谱系等。
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钠原子基态原子态符号
钠原子的基态原子态符号是1s² 2s² 2p⁶ 3s¹。
下面将对这个符号进行详细解释。
一、基态原子态符号的含义
基态原子态符号用来描述一个原子在其最低能量状态下的电子排布情况。
它由一系列数字和字母组成，表示不同的电子壳层、亚壳层和轨道。
二、解读钠原子基态原子态符号
1. 第一个数字 "1" 表示第一壳层，也称为K壳层。
在钠原子中，第一壳层只有一个轨道，即1s轨道。
2. "s" 表示该轨道是一个s轨道。
s轨道是球对称的，可以容纳最多2个电子。
3. 上标数字"²" 表示该轨道中已经存在的电子数目。
在钠原子中，1s 轨道已经填满了两个电子。
4. 第二个数字 "2" 表示第二壳层，也称为L壳层。
在钠原子中，第二壳层有两个亚壳层，分别是2s和2p亚壳层。
5. "2s" 表示第二壳层的2s亚壳层。
2s亚壳层是球对称的，可以容纳最多2个电子。
6. 上标数字"²" 表示该亚壳层中已经存在的电子数目。
在钠原子中，2s亚壳层已经填满了两个电子。
7. "2p" 表示第二壳层的2p亚壳层。
2p亚壳层是具有三个方向性的轨
道，分别是2px、2py和2pz轨道，每个轨道可以容纳最多2个电子。
8. 上标数字 "⁶" 表示该亚壳层中已经存在的电子数目。
在钠原子中，
2p亚壳层已经填满了六个电子。
9. 最后一个数字 "3" 表示第三壳层，也称为M壳层。
在钠原子中，第三壳层只有一个亚壳层，即3s亚壳层。
10. "3s" 表示第三壳层的3s亚壳层。
3s亚壳层是球对称的，可以容纳最多2个电子。
11. 上标数字"¹" 表示该亚壳层中已经存在的电子数目。
在钠原子中，
3s亚壳层只有一个电子。
在钠原子基态下，其原子态符号为1s² 2s² 2p⁶ 3s¹，表示钠原子的电
子排布情况。
其中，第一壳层填满了两个电子，第二壳层填满了八个
电子，第三壳层只有一个电子。