原子物理学2008A卷答案

A卷

2007—2008学年第二学期 《原子物理学》期末试卷 评分标准及标准答案

专业班级 姓 名 学 号 开课系室 应用物理系 考试日期 2008年6月14日7：30-9：30 题 号 一 二 三 总分 得 分 阅卷人 复核人

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说明：请认真读题，保持卷面整洁，可以在反面写草稿，物理常数表在第4页。 一. 填空题(共30空，每空1分，共30分)

（部分正确的，酌情得分0.5分）

1. 十九世纪末的三大发现 X射线 、 放射性 、 电子 ，揭开了近代物理学的序幕。

2. 原子质量单位u定义为 12C原子质量的 1/12 或1g/NA 。

3. 教材中谈到卢瑟福的行星模型(原子的有核模型)有三个困难，最重要的是它无法解释原子的 稳定性 问题。丹麦科学家玻尔正是为了解决这个问题，在其原子

理论引入第一假设，即分离轨道和 定态 假设，同时，玻尔提出第二假设, 即 跃迁 假设，给出频率条件，成功解释了困扰人们近30年的氢光谱规律之谜，第三步，玻尔提出并运用 对应原理 ，得到角动量量子化、里德堡常数等一系列重要结果。

4. 夫兰克- 赫兹(Franck-Hertz) 实验是用电子来碰撞原子，测定了使原子激发的“激发电势”，证实了原子内部能量是 (分立的)量子化的，从而验证了玻尔理论。氢原子的电离能为 13.6eV ，电子与室温下氢原子相碰撞，欲使氢原子激发，电子的动能至少为 10.2 eV。

5. 在原子物理和量子力学中，有几类特别重要的实验，其中证明了光具有粒子性的有黑体辐射、 光电效应 、 康普顿效应 等实验。

6. 具有相同德布罗意波长的质子和电子，其动量之比为1：1，动能(不考虑相对论效应)之比为1：1836 。

7. 根据量子力学理论，氢原子中的电子，当其主量子数n=3时，其轨道磁距的可能取值为 0,2?B,6?B。（加负号的也算正确）

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8. 考虑精细结构，形成锂原子(Li)第二辅线系(锐线系)谱线为双线结构，跃迁过程用原子态符号表示应为n2S1/2?22P3/2 ，

n2S1/2?22P1/2。(原子态符号要写完整)

2?, 总轨道角动量为

9. 原子处于3D1状态时，原子的总自旋角动量为

6? ， 总角动量为 －μB/2、μB/2，0 。

2? ； 其总磁距在Z方向上的投影?Z的可能取值为

10. 泡利不相容原理可表述为：在同一原子中不能有两个或两个以上的电子处于同一状态(或：在同一原子中不能有两个或两个以上的电子具有完全相同的n,l,ml,m（或sn,l,j,mj）四个量子数)，它只对 费米 子适用，而对 玻色 子不适用。根据不相容原理，原子中量子数n,l,ml相同的最大电子数目是 2 ；n,l相同的最大电子(同科电子)数目是 4l+2 ； n相同的最大电子数是 2n2 。

11. X射线管发射的谱线由连续谱和特征谱两部分构成，连续谱产生的机制是 轫致辐射（刹车辐射） ， 特征谱产生的机制 电子内壳层的跃迁 。

二、选择题(共10小题，每题2分，共20分)：

1. 卢瑟福由?粒子散射实验得出原子核式结构模型时，理论基础是： ( A )

A. 经典理论； B. 普朗克能量子假设； C. 爱因斯坦的光量子假设； D. 狭义相对论。

2. 假设钠原子(Z=11)的10个电子已经被电离，则至少要多大的能量才能剥去它的

最后一个电子？

( D )

A.13.6eV ； B. 136eV ； C. 13.6keV ； D.1.64keV 。

3. 原始的斯特恩-盖拉赫实验是想证明轨道角动量空间取向量子化, 后来结果证明

的是：

( C )

A. 轨道角动量空间取向量子化； B. 自旋角动量空间取向量子化； C. 轨道和自旋角动量空间取向量子化；D. 角动量空间取向量子化不成立。

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4. 碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生：

A. 相对论效应； B. 原子实极化；

( D )

C. 价电子的轨道贯穿； D. 价电子的自旋与轨道角动量相互作用。 5. 下列粒子中不服从泡利不相容原理的是：

( B )

A. 质子； B. 光子； C. 中子； D. 电子。

6. 下列原子态中，可能存在的原子态是哪个： ( B )

A.1P1/2 ；

B. 3D2 ； C. 3F1； D. 3P3 。

7. 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： ( C )

A. 2s2s S0；

1

B. 2s2p 3P0； C. 3s3s 1S0； D. 3s3p 3P0。

8. 在LS耦合下，两个等价p电子(同科p电子)能形成的原子态是： ( C )

A. 1D，3D； B. 1P，1D，3P，3D； C. 1S，3P，1D； D. 1D，3D，1P，3P，1S，3S 。

9. 基态原子态为5F1和3D2的中性原子束, 按斯特恩-盖拉赫方法, 通过极不均匀磁

场后各分裂成多少束? ( A ) A. 不分裂和5束； B. 不分裂和3束； C. 3束和5束； D. 11束和7束。 10. 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 ) A. hc/eV； B. eV/2hc； C. hc2/eV； D. 2hc/eV。

常 数 表

普朗克常数 h = 4.136?10-15eV?s 里德堡常数R? = 1.097?107m-1= (91.16nm)-1 基本电荷 e = 1.602 ? 10-19C 阿伏伽德罗常数NA= 6.022?1023mol-1 玻耳兹曼常数 k = 8.617?10-5eV?K-1 1eV折合温度为11600K 电子质量 me = 0.511Mev/c2 原子质量单位 u = 931MeV/c2 玻尔磁子 ?B = 5.788?10-5eV?T-1 复合常数：

玻尔半径a0 = 0.0529nm

e2?1.44eV?nm (4??0可以不写) ?c?197eV?nm ; hc?1240eV?nm精细结构常数??e2/?c?1/137 质子电子质量比 mp:me?1836

在下面计算题目中，涉及e2/4??0可以不写分母部分 第 4 页 共 8 页