单项选择题
1.卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是：
A. 普朗克能量子假设;
B. 爱因斯坦的光量子假设;
C. 狭义相对论;
D. 经典理论。
2.盖革和马斯登使能量为5MeV 的α粒子束垂直射至厚度为1μm 的金箔（Z =79），已知金箔的数密度为5.9?1022cm -3,他们测得散射角大于90°的概率为：
A. 10-2;
B. 10-4;
C. 10-6;
D. 10-10。
3.在进行卢瑟福理论实验验证时，发现小角度散射与理论不符，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,一次散射理论不适用。 4.已知氢原子中的电子在n = 1的轨道上运动形成的电流约为1毫安。则单电子在n = 3的轨道上绕Li 核(Z = 3)旋转时，电子所形成的电流约等于：
A. 0.3毫安;
B. 1毫安;
C. 3毫安;
D. 9毫安。
5.一强度为I 的α粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。若θ=90°对应的瞄准距离为b ，则这种能量的α粒子与金核可能达到的最短距离为：
A. b ;
B. 2b ;
C. 4b ;
D. 0.5b 。
6.根据α粒子通过金属箔时散射实验结果来判断原子模型特征时,下列哪些不正确: ?? A 原子内部大部分空间是空的
?? B 原子中的正.负电核均匀分布于整个原子中
?? C 原子的全部质量几乎集中在中央处很小体积内
?? D 原子中正电荷集中于中央处很小的体积内
7.卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是：
A. 普朗克能量子假设;
B. 爱因斯坦的光量子假设;
C. 狭义相对论;
D. 经典理论。
8.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:
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。
9.夫兰克--- 赫兹实验证明:
?? A 原子内能级的存在 B 电子的自旋的存在
C 电子的荷质比e/m 有一定值
D 原子的核式结构
10.氢原子基态电离电势和第一激发电势分别是：（ev Rhc 6.13=）
A v 6.13-和v 4.3-
B v 6.13-和v 2.10-
C v 6.13和v 4.3
D v 6.13和v 2.10
φπim e 2112.根据波恩的统计解释，波函数ψ：
A 表示粒子的几率分布，但ψ是可被测量的
B ψ不是发现粒子的几率，且不能被测量
C 表示由于粒子相互作用形成的波动分布函数
D 具有同经典波动相同的物理意义
13.根据角动量空间量子化的含义是
A ．角动量的方向不变，大小是量子化的
B ．角动量大小一定时，相对某特殊方向的取向是量子化的
C ．角动量的大小随不同取向是量子化的
D ．只有外场存在时，才有空间量子化
14.定态表示的是[ ]
? (A) 原子正常情况下所处的状态
? (B) 相互间不能发生跃迁的状态
?? (C) 任何情况下都不随时间而变化的状态
? (D) 一系列不连续的，具有确定的能量值的稳定状态
15.在解氢原子定态薛定谔方程中,经分离变量,解)(φφ的方程得: =)(φφ
和 L Z =m ,由此给出m 的取值为: [ ]
? (A) 0,±1,±2......? (B) 0,,2,1±±......;,±(n-1)
(C) 0,,2,1±±......; ±?? (D) 0,.,2,1n ±±±
16.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;
C. 价电子的轨道贯穿;
D. 价电子自旋与轨道角动量相互作用。
17..对C u （Z=29）原子，失去一个K 壳层电子的原子能量比失去一个价电子的原子能量差不多大多少倍？
A. 100,000；
B. 100；
C. 1000；
D. 10,000。
18.对氢原子,考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为:
A. 2条;
B. 3条;
C. 5条;
D. 不分裂。
19.我们说可以用描写碱金属原子中价电子的量子数n l j ,,来描写伦琴线光谱对应的状态，
确切地说应该是描写：
A. 内壳层具有空位的状态；
B. 内壳层某个电子的状态；
C. 最外壳层价电子的状态；
D. K 壳层电子的状态。
20.He +中的电子由某个轨道跃迁到另一轨道，相应物理量可能发生的变化如下：
A. 总能量增加，动能增加，加速度增加，线速度增加；
B. 总能量增加，动能减少，加速度增加，线速度减少；
C. 总能量减少，动能增加，加速度增加，线速度增加；
D. 总能量减少，动能增加，加速度减少，线速度减少。
21.碱金属原子形成精细结构光谱的选择定则为 ?l =±1; ?j =±01, , 对于氢原子形成精细结构光谱的选择定则与上述选择定则
A. 不同;
B. 相同;
C. ?l 相同, ?j 不同;
D. ?l 不同, ?j 相同。
23.碱金属原子的能级与氢原子的相比较：
A. 相同n ，碱金属的能级略高，随着n 和l 值的增加，两者差别减少；
B. 相同n ，碱金属的能级略低，随着n 和l 值的增加，两者差别增加；
C. 相同n ，碱金属的能级略低，随着n 和l 值的增加，两者差别减少；
D. 在不考虑精细结构时，两者能级基本上重叠。
24.氢原子分别处于32D 3/2 , 32P 3/2 和 32P 1/2 状态,这些状态对应的能级是否相同(不考虑兰姆位移)?
A. 都不同;
B. 32P 3/2 和32P 1/2 相同;
C. 都相同;
D. 32D 3/2 和32P 3/2 相同。
25.碱金属原子的光谱项为：
A. T = R /n 2 ;
B. T = Z 2R /n 2 ;
C. T = R /n * ;
D. T = Z *2R /n 2
26.根据能级多重性的交替规律，铷原子（Z=37）的能级多重结构是：
A. 双重；
B. 一、三重；
C. 单重；
D. 二、四重。
27.碱金属原光谱线25223243//~F P -=ν不可能产生。这是因为
A 原子不存在这些能级
B 违背选择定则1±= ?
C 0≠j ?
D 0≠ ?
28.角动量空间取向量子化适用于：
(A)轨道角动量 B ． 自旋角动量 C ． 氢原子 D ．所有角动量
29.当氦离子至少处于如下温度时，其巴耳末系才会在吸收谱中有相当的份量（当T =300K 时，k B T ≈1/40eV ）
A. 103K ；
B. 105K ；
C. 107K ；
D. 109K 。
30.某原子的两个等效d 电子组成原子态1G 4、1D 2、1S 0、3F 4, 3, 2和3P 2, 1, 0，则该原子基态为：
A. 1S 0；
B. 1G 4;
C. 3F 2；
D. 3F 4 。
31.由状态2p3p 3P 到2s2p 3P 的辐射跃迁：
A. 可产生9条谱线；
B. 可产生7条谱线；
C. 可产生6条谱线；
D. 不能发生。
33.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. 2P 1/2；
B. 2P 3/2；
C. 4P 1/2；
D. 4P 3/2。
34.LS 耦合中关于J 的选择定则为除外）00(1,0→±=?J ，其中除外00→的原因是由于：
A. 宇称守恒；
B. 轨道角动量守恒；
C. 泡利原理限制；
D. 总角动量守恒。
35.若原子处于1D 2和2S 1/2状态, 它们的朗德因子g 的值分别为：
A. 1和2/3 ;
B. 2和2/3 ;
C. 1和4/3 ;
D. 1和2 。
36.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：
A. 2s2s 1S 0；
B. 2s2p 3P 0；
C. 3s3s 1S 0；
D. 3s3p 3P 0。
37.下图表示从基态起汞原子可能的某些能级，总能量为
9eV 的自由电子与处于基态的汞原子碰撞，碰撞之后电子所具有的能量（以eV 为单位）可能值是什么？（允许忽略汞原子动量的变化）。 A. 0.2, 1.4, 4.1； B. 2.3, 3.5, 4.1；
C. 0.2, 2.3, 4.1；
D. 1.4, 0.2, 3.5。 能量（e V ） 0
-1.6 -3.7
-5.5 -10.4
基态
38.氦原子中下列哪些是可实现的跃迁
A ．33S 1→23P 0
B ．33P 1→21S 0
C ．23S 1→21S 0
D ．33D 2→23P 0
39.S （硫）原子基态电子组态是3s 23p 4其基态为：
A ． 3P 0
B ． 3S 1
C ．3
D 3 D ．3P 2
40.对氦原子由状态1S2P 3P 0,1，2向1S2S 3S 1跃迁可能产生的谱线条数为
（A ）；0 （B ）；2 （C ）；3 （D ）；1。 41.S （硫）原子基态电子组态是3s 23p 4其基态为：
42.处于L =3, S =2原子态的原子,其总角动量量子数J 的可能取值为:
A. 3, 2,1;
B. 5, 4, 3, 2, 1;
C. 6, 5, 4, 3;
D. 5/2, 4/2, 3/2, 2/2, 1/2。
43.原子中轨道磁矩μL 和轨道角动量L 的关系应为 :
A .;μL e e
m =L B .;μL e e m =2L C .;μL e e m =-2L D ..μL e e m =-L 。
44.某原子处在B = 0.8特斯拉的磁场中，当微波发生器的频率调到1.68×1010Hz 时，观察到顺磁共振。该原子此时所处状态的朗德因子值为：
A. 3/2；
B. 2；
C. 1；
D. 4/5。
45.在外磁场中的原子，若外磁场B 可视为弱磁场，则：
A. μL 和μS 先耦合成μ再与B 耦合;
B. 由于B 弱使μL 与μS 不能耦合成μ;
C. 由于B 弱,所以磁场对原子的作用总可忽略;
D. μL 与μS 分别同B 耦合,而后形成总附加能。
46.判断处在弱磁场中的下列原子态分裂的子能级数哪个是正确的？
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。
47.在LS 耦合下，两个等价p 电子能形成的原子态是：
A. 1D ，3D ；
B. 1P ，1D ，3P ，3D ；
C. 1D ，3P ，1S ；
D. 1D ，3D ，1P ，3P ，1S ，3S 。
48.在观测顺磁共振的实验装置中，所使用的交变电磁场的波长处于：
A. 0.3 — 300A
范围内； B. 0.4 — 0.7μm 范围内；
C. 300 — 0.3mm 范围内；
D. 0.03 — 0.4μm 范围内。
49.朗德因子g 的应用范围是 :
A. 弱外磁场中的正、反常塞曼效应；
B. 弱外磁场中的正常塞曼效应;
C. 对弱、强外磁场均成立, 但取值不同;
D. 弱外磁场中的正常塞曼效应和帕邢-巴克效应。
50.将钠光灯置于某均匀磁场中，发现波长为589.0nm 的谱线分裂为间距相等的三条谱线。人们将这种现象称为：
A. 正常塞曼效应；
B. 反常塞曼效应；
C. 顺磁共振；
D. 帕邢—巴克效应。
51.导致出现原子光谱的超精细结构的是
A ．电子自旋和轨道的耦合
B ．原子核的自旋和原子中的总角动量耦合
C ．电子自旋和原子核自旋的耦合
D ．轨道角动量和电子自旋的耦合
52.某原子中三个未满支壳层的电子分别处于s 、p 、d 态，则该原子可能有的原子态数应是：
A. 7；
B. 8；
C. 17；
D. 18。
53.下列粒子中不服从泡利不相容原理的是：
A. 质子；
B. 光子；
C. 中子；
D. 电子。
54.电子填充外层原子轨道时，先填4s 轨道后填3d 轨道，是由于：
A. 内层电子对4s 电子的屏蔽作用不如对3d 电子的屏蔽作用强；
B. 3d 电子的自旋-自旋作用比4s 电子的强；
C. 两电子间的自旋轨道作用使4s 能级低于3d 能级;
D. 3d 电子与核的库仑作用比4s 电子的更强。
55.用波数为~v 0
的单色光去照射透明物体，并在与入射方向成直角的方向上观察散射光，发现散射光中除了原来的波数~v 0之外，还有~v 0-~v i 的新波数出现，其中~v i
与： A. 入射光波数的一次方有关； B. 入射光波数的平方有关；
C. 散射物性质有关；
D. 散射物性质无关。
56.利用莫塞莱定律，试求波长0.1935n m 的K α线是属于哪种元素所产生的？
A. A l （Z=13）；
B. F e （Z=26）；
C. N i （Z=28）；
D. Z n （Z=30）。
57.原子K 壳层的半径与其原子序数Z 之间的大致关系为：
A. 与Z 成正比；
B. 与Z 成反比；
C. 与Z 2成正比；
D. 与Z 2成反比。
58.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. hc 2/eV ；
B. eV/2hc ；
C. hc/eV ；
D. 2hc/eV 。
59.伦琴线光谱的K L M ,, 吸收限的能量数值分别对应各壳层电子的
A. 激发态；
B. 俄歇电子能量；
C. 电离能；
D. 电子跃迁形成各线系第一条线的能量。
60.由伦琴射线照射原子所导致的俄歇电子的能量
A. 与伦琴射线的能量有关，与被照射原子性质无关；
B. 与伦琴射线和被照射原子性质都有关；
C. 与伦琴射线和被照射原子性质都无关；
D. 与被照射原子性质有关，与伦琴射线能量无关。
61.在Z A Z A X Y H e →+--2424衰变过程中，衰变能E d 与α粒子动能E α的关系是：
A ．E E A A d
=-α()4; B. E E A A d =-α()4; C. E E A
Z d =-α()2; D. E E Z A d =-α()2
。
62.在(p , n)型核反应中, 若中间核为7
1
5N , 则此反应中的靶核与生成核分别为:
A. 510
B 和61
3C ; B. 614C 和71
4N ; C. 614C 和510
B ; D. 613
C 和7
1
4N 。 63.使氢核聚变所需的温度的数量级至少为 :
A. 104K ;
B. 105K ;
C. 108K ;
D. 1010K 。
64.通过测量β衰变的β粒子能谱，可得出正确的结论：
A. 为连续谱，但最大值不确定，故与核具有能级相矛盾；
B. 为连续谱，有确定的最大值，故与核具有能级相矛盾；
C. 为连续谱，有确定的最大值，但仍可确定核能级；
D. 为连续谱，没有确定的最大值，故仍可确定核能级。
65.235U 吸收一个慢中子后发生的裂变过程, 所放出的能量约为(MeV):
A. 50 ;
B. 100 ;
C. 200 ;
D. 931。
66.下列不属于β衰变的是
A ．
ν++→-e He H 3231B ． ν++→+e C N 136137 C ．He Ra Th 4222288226
90+→ D ．ν
+→+-Fe e Co 57265727 67.下列说法正确的是
A ．+e 和-e 的轻子数相同，
B ．+
e 和e ν的轻子数不同， C ．+e 和-e 的轻子数不同； D ．-
e 和e ν的轻子数不同 68.下列核反应方程式正确的是
A ．
n O He N 101784214
7+→+ B ．C He Be 1364294→+ C ．n C Be He 10126944
2+→+ D ．e Si P 0130113015+→
69、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 70.下列说法正确的是
A ．重子的重子数可为1或0
B ．重子的重子数为0
C ．重子的重子数可为1-或0
D ．重子的重子数为1,其反粒子为1-
填空题
1、在正电子与负电子形成的电子偶素中，正电子与负电子绕它们共同的质心的运动，在n = 2的状态， 电子绕质心的轨道半径等于 nm 。
2、氢原子的质量约为____________________ MeV/c 2。
3、一原子质量单位定义为 原子质量的 。
4、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 eV 。
5、电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现了_______ 是量子化的。
6、氢原子 n=2,n φ =1与H +
e 离子n=?3,?n φ?=?2?的轨道的半长轴之比a H /a He ?=____,半短
轴之比b H /b He =__ ___。
7、玻尔第一轨道半径是0.5291010-?m,则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=_____,半短轴b?有____个值，?分别是_____?， ??, .
8、 由估算得原子核大小的数量级是_____m,将此结果与原子大小数量级? m 相比,可以说明__________________ .
9、提出电子自旋概念的主要实验事实是-----------------------------------------------------------------------------和_________________________________-。
10、钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 nm 。
11、锂原子（Z =3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为 eV （仅需两位有效数字）。
12、考虑精细结构，形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应为——————————————————————————————————————————————。
13、如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数————————————表示，轨道角动量确定后, 能级的简并度为 。
14、32P 3/2→22S 1/2 与32P 1/2→22S 1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第___条谱线的双线。 15、三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ，在该轨道上电子的线速度为 。
16、对于氢原子的32D 3/2能级，考虑相对论效应及自旋-轨道相互作用后造成的能量移动与电子动能及电子与核静电相互作用能之和的比约为 。
17、钾原子基态是4s,它的四个谱线系的线系限的光谱项符号,按波数由大到小的次序分别是______,______,_____,______. (不考虑精细结构，用符号表示).
18、钾原子基态是4S ，它的主线系和柏格曼线系线系限的符号分别是 _________和 __ 。
19、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?x,x p ? 之间的关系为_____ 。
20、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?E,t ? 之间的关系为_____ 。
21、已知He 原子1P 1→1S 0跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线。若其波数间距为?~v
，则此磁场的磁感应强度B = 。今测得?~.v =-04671cm ，则B = 特斯
拉。
22、二次电离的碳离子（C ++）按其能级和光谱的特点，应属于类 离子；其基态原子态是_______________；由2s3p P 3210,,态向2s3s S 31态跃迁可产生 条光谱线。
23、氦原子的激发态常常是其中的一个电子被激发，另一个电子仍留在1s 态，这种情况下，电偶极跃迁的选择定则可简化为?L = ，?J = 。
24、氦原子的能级有两套，一套是 重的，一套是 重的，从而产生的光谱应有 套。历史上曾认为有两种氦，对应于前者的称 氦，对应于后者的称 氦。
25、氦原子的第一激发态是 （写出谱项符号）。由于选择定则 的限制，它不能通过自发辐射跃迁到基态，因此可在该态停留较长时间，这种状态称 态。 26、某原子的两个价电子处于2s2p 组态，按LS 耦合可构成的原子态个数为 个，总角
动量量子数 J 的值分别为 ；按jj 耦合可形成的原子态个数为 个，J 的值分别为 。
27、已知He 原子的两个电子被分别激发到p 2和d 3轨道，其所构成的可能原子态 为 和 。
28、处于基态42S 1/2的钾原子在B =0.500T 的弱磁场中，可分裂为 个能级，相邻能级间隔为 （三位有效数字）。
29、原子有效磁矩与原子总磁矩的关系是__________________________________。 30、泡利不相容原理可表述为：————————————————————————————————————————————————————————————————，它只对________子适用，而对____________子不适用。
31.若已知钾原子主线系第一条谱线双重线的波长等于7698.98埃和7664.9埃, 则该原子4p 能级的裂距为_____________________eV 。
32.处于2S 1/2的基态钾原子，在0.40特斯拉的磁场中，若要诱导电子的自旋变换方向，则需要外加振荡电磁场的频率为 Hz 。
33.某原子基态时其电子填满了K ，L 壳层和3s 支壳层，并在3p 支壳层上填了3个电子，则其原子序数Z= ，基态的原子态为 。这种原子束在斯特恩 ─ 盖拉赫实验中将分裂成 束，在均匀磁场B 中将分裂成 个子能级，各相邻子能级的间隔?ε=————μB B （μB 为玻尔磁子）。
34.按照电子的壳层结构， 原子中 相同的电子构成一个壳层； 同一壳层中 相同的电子构成一个支壳层。第一、三、五壳层分别用字母表示应依次是 、 、 。
35.在X 射线吸收多重光谱中K 系带是____重的，L 系带是____重的，而M 系带则是____重的。
36.1895年 在用阴极射线管做实验时，发现了一种能使荧光物质发荧光的射线，他进一步研究还发现该射线具有——————————————————————————————————，——————————————————————————————————，——————————————————————————————————和——————————————————————————————————的性质。
37、X 射线的标识谱常见的有四个线系，即K ，L ，M ，N 线系，其中K 系是 态 到 态跃迁的结果，αK 是 到 跃迁。
38.同核双原子分子一般是 分子，异核双原子分子一般是 分子。 39.静止的电子与He 核结合成一个He +离子，这过程中发射的光子波长为 nm 。 40.电荷数Z 相同而质量数A 不同的原子核, 称为 .，而A 相同，Z 不同的核素称为 。
41.原子核的结合能近似与核子数A 成 比，从而推知核力是具有饱和性的短程力；根据核半径R = 又推知核体积与 成正比，说明原子核的核子密度 。
42.α射线是高速运动的__________ ; β射线是____________ ; γ射线是————————————————————————————————。
43.α衰变放射出的α粒子的射程R 和动能E α的经验规律是______________。
44、根据守恒定律判断下列过程各属于何种相互作用：-+→π
Λp 0 ，
n p +→++∑Λ0是 ，γγ+→+p p 。
45、写出下列粒子的反粒子：P ，-e ，-∑ 。
46、轨道电子俘获是________ ________________，它的一般反应可写为 __________ ___。
计算题
1、毕克林系是在星球的He +光谱中发现的。它是当He +中的电子从较高能级跃迁到n = 4能级发射的。(1) 列出属于这一线系的谱线的波长的准确公式；(2) 求线系限的波长；(3) 这个线系在光谱的哪个区域？(4) 若He +处于基态，求电离能。
2、为了将一次电离的氦离子激发到第二激发态，用一快速电子与氦离子相碰撞，试求电子的最小速度（设氦离子原先静止并处于基态）。
3、试确定波长为300nm, 强度为3?10-14W/m 2的单色光束所对应的光子通量。
4、在斯特恩－盖拉赫实验中，极不均匀的横向磁场梯度为??B z z
=10. T /c m ，磁极的纵向长度d =10cm, 磁极中心到屏的长度D =30cm(如图所示), 使用的原子束是处于基态3P 2的氧原子，原子的动能E k =20 meV, 试求屏上线束边缘成分之间的距离。
5、对于208Pb （Z =82）的π-介子原子（m π=273m e ，带有-e 电荷）。(1) 按玻尔理论计算头两个玻尔轨道半径；(2) 按玻尔理论计算共振线光子的能量；(3) 在以上的计算中你把铅核视为点电荷，实际上核电荷是分布在一个有限大小的体积中的，据认为208Pb 的半径是7.1fm,考虑到这一因素(2)中的结果将如何变化?(变大,变小还是不变?)为什么? ( (1)、(2)结果只需两位有效数字)。
6、在斯特恩－盖拉赫实验中，氢原子温度在400K 时，基态原子束通过长d =10m, 磁场梯度为10Tm -1的横向非均匀磁场, 求原子束离开磁铁时，原子束分裂的分量间的间隔。为什么这一实验能说明电子自旋的存在? (k =1.38?10-23J ?K -1 μB =0.927?10-23J ?T -1 )
7、正电子与电子相遇可形成一类氢结构的电子偶素。已知正电子与电子的质量相等，电量相等但符号相反。假设玻尔的氢原子理论对电子偶素适用，试计算其基态的能量与第一玻尔轨道半径（略去体系的整体运动）。
8、氢原子由某一状态跃迁到激发能为10.19ev 的状态时,发射一波为4890A 的光子.
试确定初始态的能量.它是哪个状态(n=?)
9、求一个d 电子的轨道角动量L
，自旋角动量S 及总角动量J （以 为单位表示）并以矢量图表示它们的关系。
10、求一个f 电子的轨道角动量L
，自旋角动量S 及总角动量J （以 为单位表示）
并以矢量图表示它们的关系。
11、钙原子（Z=20）基态的电子组态是4s4s ，若其中一个电子被激发到5s 态（中间有3d 和4p 态），当它由4s5s 组态向低能态直至基态跃迁时，可产生哪些光谱跃迁？画出能级跃迁图（钙原子能级属L S 耦合，三重态为正常次序）。
12、给出电子态1s 22s 22p 53p 1在L-S 耦合下形成的所有的原子态，并用相应的原子态符号表示之。
13、锌原子基态的电子组态是4s4s ，若其中一个电子被激发到 (1) 5s ， (2) 4p 态时，求LS 耦合下它们所形成的原子态，画出相应的能级图（三重态为正常次序）及可能的光谱跃迁。
14、已知He 的一个电子被激发到2P 轨道，而另一个电子还在1S 轨道，试求出所形成的原子态，写出可能的跃迁并划出能级跃迁图。
15、锌原子（Z=30）的最外层电子有两个，基态时的电子组态是4S4S ，当其中有一个被激发，若那个电子被激发到4P 态，求出在L-S 耦合情况下所形成的原子态，并求出有几种可能的跃迁？画出能及跃迁图。
16、镁原子（Z=12） (1) 画出镁原子基态和3s3p,3s4s,3s4p 组态所形成的原子态的能级示意图（标明L S 耦合下的光谱符号）；(2) 在能级图上标出一种允许跃迁，一种禁戒跃迁，一条能产生正常塞曼效应的谱线，一条能产生反常塞曼效应的谱线。
17、锂的漫线系的一条（32/122/322P D →）在磁场中将分裂为几条光谱线？写出相
应算式，并作出相应能级跃迁图。
18、氦原子光谱中波长为A 1.6678（)213111
21p p S D d S →的谱线在磁场中发生塞曼效应时分裂为几条？写出响应算式并作出能级跃迁图。说出是哪类塞曼效应，为什么？
19、与银的单晶表面平行的原子层间距为0.20388nm, 试计算对波长为0.17892nm 的X 射线发生衍射的布拉格角. 如果这是一个用来测量X 射线波长的实验, 那么为了保证波长的最后一位数字的有效性, 测量布拉格角的精确度必须为多少?
20、早期的元素周期表是按原子量的大小排列的。钾K （A ＝39.1)排在氩A r (A=39.9)的前面。镍N i (A=58.7)排在钴C o (A=58.9)的前面。莫塞莱发现K α线波长的规律后，纠正
了它们的排列次序。试根据这些元素的K α线波长，A r ：0.419nm ；K ：0.374nm ； C o ：0.179nm 和N i ：0.166nm ，求出它们的原子序数。
21、当X 射线管所加的高压为1万伏时，测得X 射线连续谱的最短波长为0.124n m ，若已知其它物理常数，试求普朗克常数h 。
22、证明Be 7
4
衰变为Li 73只可能通过轨道电子俘获的方式，而不可能通过+β衰变方式。 [已知u Li M 016004.7)(73=，u Be M 016929
.7)(74= u m e 000548.0=] 23、一克镭
Ra 226
88初始时每秒钟内有10107.3?个核发生衰变，求该核的半衰期和平均
寿命。 24、按照核力的介子理论, 核力的较长程部分是通过核子间交换π介子而传递的。已知 π介子质量m m e π≈270, 试据此估算核力的作用力程。
常数表
普朗克常数 h = 6.626 ?10-34J ?s = 4.136?10-15eV ?s 里德堡常数 R ∝ = 1.097?107m -1
基本电荷 e = 1.602 ? 10-19C 阿伏伽德罗常数 N A = 6.022?1023mol -1
复合常数 hc = 1240eV ?nm 玻耳兹曼常数 k = 1.380?10-23J ?K -1 =
8.617?10-5eV ?K -1
电子质量 m e = 9.11?10-31kg = 0.511Mev/c 2 质子质量 m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2 质子质量 m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2 玻尔磁子 μB = 9.274?10-24J ?T -1 =
5.788?10-5eV ?T -1
玻尔半径 a 0 = 0.529?10-10m 原子质量单位 u = 1.66?10-27kg = 931MeV/c 2 复合常数 e 20
4πε = 1.44eV ?nm u Li M 016004.7)(73= u Be M 016929.7)(74=
第五章增加部分 题目部分，(卷面共有50题,96.0分,各大题标有题量和总分) 一、判断题(16小题,共16.0分) 1．(1分)同一电子组态形成的诸原子态间不发生跃迁。 2．(1分)跃迁可以发生在偶宇称到偶宇称之间。 3．(1分)跃迁只发生在不同宇称之间。 4．(1分)两个s电子一定可以形成1S0和3S1两个原子态。 5．(1分)同科电子形成的原子态比非同科电子形成的原子态少。 6．(1分)镁原子有两套能级，两套能级之间可以跃迁。 7．(1分)镁原子的光谱有两套，一套是单线，另一套是三线。 8．(1分)钙原子的能级是二、四重结构。 9．(1分)对于氦原子来说，第一激发态能自发的跃迁到基态。 10．(1分)标志电子态的量子数中，S为轨道取向量子数。 11．(1分)标志电子态的量子数中，n为轨道量子数。 12．(1分)若镁原子处于基态，它的电子组态应为2s2p。 13．(1分)钙原子的能级重数为双重。 14．(1分)电子组态1s2p所构成的原子态应为1P1和3P2,1,0。 15．(1分)1s2p ,1s1p 这两个电子组态都是存在的。 16．(1分)铍（Be）原子若处于第一激发态，则其电子组态为2s2p。 二、填空题(34小题,共80.0分) 1．(4分)如果有两个电子，一个电子处于p态，一个电子处于d态，则两个电子在LS耦合下L的取值为（）P L的可能取值为（）。 2．(4分)两个电子LS耦合下P S的表达式为（），其中S的取值为（）。3．(3分)氦的基态原子态为（），两个亚稳态为（）和（）。 4．(2分)Mg原子的原子序数Z=12，它的基态的电子组态是（），第一激发态的电子组态为（）。 5．(2分)LS耦合的原子态标记为（），jj耦合的原子态标记为（）。6．(2分)ps电子LS耦合下形成的原子态有（）。 7．(2分)两个电子LS耦合，l1=0，l2=1下形成的原子态有（）。 8．(2分)两个同科s电子在LS耦合下形成的原子态为（）。 9．(2分)两个非同科s电子在LS耦合下形成的原子态有（）。 10．(2分)两个同科s电子在jj耦合下形成的原子态为（）。 11．(4分)sp电子在jj耦合下形成（）个原子态，为（）。12．(2分)洪特定则指出，如果n相同，S（）的原子态能级低；如果n和S均相同，L （）的原子态能级低（填“大”或“小”）。 13．(2分)洪特定则指出，如果n和L均相同，J小的原子态能级低的能级次序为（），否则为（）。 14．(2分)对于3P2与3P1和3P1与3P0的能级间隔比值为（）。 15．(2分)对于3D1、3D2、3D3的能级间隔比值为（）。 16．(2分)郎德间隔定则指出：相邻两能级间隔与相应的（）成正比。 17．(3分)LS耦合和jj耦合这两种耦合方式所形成的（）相同、（）相同，但（）不同。 18．(4分)一个p电子和一个s电子，LS耦合和jj耦合方式下形成的原子态数分别为（）
原子物理复习 1. 关于α粒了散射实验，下列说法中正确的是 ［ ］ Ａ．绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转 Ｂ．α粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小 Ｃ．α粒子在离开原子核的过程中，加速度逐渐减小 Ｄ．对α粒了散射实验的数据分析，可以估算出原子核的大小 2. 下列关于光电效应的说法正确的是( ) A ．若某材料的逸出功是W 0，则它的极限频率ν0＝W 0 h B ．光电子的初速度和照射光的频率成正比 C ．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比 D ．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大 3. 如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，可能是( ) A ．入射光太弱 B ．入射光波长太长 C ．光照时间短 D ．电源正负极接反 4. 用光子能量为E 的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①h ν1；②h ν3；③h (ν1+ν2)；④h (ν1+ν2+ν3) 以上表示式中 A.只有①③正确 B.只有②正确 C.只有②③正确 D.只有④正确 5. 如图所示，铅盒A 中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有 A.打在图中a 、b 、c 三点的依次是α射线、γ射线和β射线 B.α射线和β射线的轨迹是抛物线 C.α射线和β射线的轨迹是圆弧 A a b c
D.如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b 6. 如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm 厚的铝板，那么是三种射线中的____射线对控制厚度起主要作用。当 探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M 、N 两个轧辊间的距离调___一些。 7. 一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m 。铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T ，那么下列说法中正确的有 A.经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了 B.经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m /4发生了衰变 C.经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m /8 D.经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M /2 8. 关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有 A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的 B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C.用放射线照射作物种子能使其DNA 发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害 9. K -介子衰变的方程为0 ππK +→--，其中K -介子和π- 介子带负的基元电荷， π0介子不带电。一个K - 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径R K - 与R π-之比为2∶1。π0 介子的轨迹未画出。由此可知π-介子的动量大小与π0 介子的动量大 小之比为 ∶1 ∶2 ∶3 ∶6 10.静止的氡核 222 86 Rn 放出α粒子后变成钋核 218 84Po ，α粒子动能为 E α。若衰变放出的能量全部变为反冲核和α 粒子的动能，真空中的光速为c ，则该反应中的质量亏损为 K - π- A B P
原子物理选择题 1. 如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关 系图像，下列说法正确的是（B ） ⑴如D 和E 结合成F ，结合过程一定会吸收核能 ⑵如D 和E 结合成F ，结合过程一定会释放核能 ⑶如A 分裂成B 和C ，分裂过程一定会吸收核能 ⑷如A 分裂成B 和C ，分裂过程一定会释放核能 A ．⑴⑷ B ．⑵⑷ C ．⑵⑶ D ．⑴⑶ 2. 处于激发状态的原子，如果在入射光的电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，同 时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射，原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理，那么发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量E n 、电子的电势能E p 、电子动能E k 的变化关系是（B ） A ．E p 增大、E k 减小、E n 减小 B ．E p 减小、E k 增大、E n 减小 C ．E p 增大、E k 增大、E n 增大 D ． E p 减小、E k 增大、E n 不变 3. 太阳的能量来自下面的反应：四个质子（氢核）聚变成一个α粒子，同时发射两个正 电子和两个没有静止质量的中微子。已知α粒子的质量为m a ，质子的质量为m p ，电子的质量为m e ，用N 表示阿伏伽德罗常数，用c 表示光速。则太阳上2kg 的氢核聚变成α粒子所放出能量为 （C ） A ．125(4m p —m a —2m e )Nc 2 B ．250(4m p —m a —2m e )Nc 2 C ．500(4m p —m a —2m e )Nc 2 D ．1000(4m p —m a —2m e )Nc 2 4. 一个氘核（H 21）与一个氚核（H 31）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质 量亏损.聚变过程中（B ） A.吸收能量，生成的新核是e H 42 B.放出能量，生成的新核是e H 42 C.吸收能量，生成的新核是He 32 D.放出能量，生成的新核是He 32 5. 一个原来静止的原子核放出某种粒子后，在磁场中形成如图所示 的轨迹，原子核放出的粒子可能是（A ） A.α粒子 B.β粒子 C.γ粒子 D.中子 6. 原来静止的原子核X A Z ，质量为1m ，处在区域足够大的匀强磁场中，经α衰变变成质 量为2m 的原子核Y ，α粒子的质量为3m ，已测得α粒子的速度垂直磁场B ，且动能为0E .假设原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是（D ） ①核Y 与α粒子在磁场中运动的周期之比为2 2-Z
填空题 1、在正电子与负电子形成的电子偶素中，正电子与负电子绕它们共同的质心的运动，在n = 2的状态， 电子绕质心的轨道半径等于 nm 。 2、氢原子的质量约为____________________ MeV/c 2。 3、一原子质量单位定义为 原子质量的 。 4、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 eV 。 5、电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现了 _______ 是量子化的。 6、氢原子 n=2,n φ =1与H + e 离子n=?3,?n φ?=?2?的轨道的半长轴之比a H /a He ?=____, 半短轴之比b H /b He =__ ___。 7、玻尔第一轨道半径是0.5291010-?m,则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=_____,半短轴 b?有____个值，?分别是_____?， ??, . 8、 由估算得原子核大小的数量级是_____m,将此结果与原子大小数量级? m 相比, 可以说明__________________ . 9、提出电子自旋概念的主要实验事实是-----------------------------------------------------------------------------和 _________________________________-。 10、钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 nm 。 11、锂原子（Z =3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为 eV （仅需 两位有效数字）。 12、考虑精细结构，形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应 为——————————————————————————————————————————————。 13、如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数————————————表示，轨道角动量确定后, 能级的简并度为 。 14、32P 3/2→22S 1/2 与32P 1/2→22S 1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第___条谱线的双线。 15、三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ，在该轨道上电子的线速度 为 。 16、对于氢原子的32D 3/2能级，考虑相对论效应及自旋-轨道相互作用后造成的能量移动与 电子动能及电子与核静电相互作用能之和的比约为 。 17、钾原子基态是4s,它的四个谱线系的线系限的光谱项符号,按波数由大到小的次序分别 是______,______,_____,______. (不考虑精细结构，用符号表示). 18、钾原子基态是4S ，它的主线系和柏格曼线系线系限的符号分别是 _________和 __ 。 19、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?x,x p ? 之间的关系为_____ 。 20、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?E,t ? 之间的关系为_____ 。
物理3-5：原子物理练习题 一、光电效应，波粒二象性 1．以下说法中正确的是（） A．伽利略利用斜面“冲淡”时间，巧妙地研究自由落体规律 B．法拉第首先用电场线形象地描述电场 C．光电效应中，光电子的最大初动能与入射光频率成正比 D．太阳内发生的核反应方程是U+n→Ba+Kr+3n 2．用图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的 单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么（） A．a光的波长一定大于b光的波长 B．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转 C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c D．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大 3、（2015高考一卷真题，多选题）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是。 A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B. 入射光的频率变高，饱和光电流变大 C. 入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E.遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 4（2016海南17）（多选题）.下列说法正确的是_________。 A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量 C．波尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 E．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长 5.如图所示是光电管使用的原理图．当频率为ν0的可见光照射至阴极K上时，电流表中有电流通过，则() A．若将滑动触头P移到A端时，电流表中一定没有电流通过 B．若将滑动触头P逐渐由图示位置移向B端时，电流表示数一定增大 C．若用紫外线照射阴极K时，电流表中一定有电流通过 D．若用红外线照射阴极K时，电流表中一定有电流通过 6.（多选题）光电效应的实验结论是：对于某种金属() A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应 C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
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 耦合时，（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 1P 1，1D 2， 1F 3； 3P 2，1，0， 3D 3，2，1， 3F 4，3，2。 （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）
2009—2010学年第2学期《原子物理学》期末试卷 专业班级 姓名 学号 开课系室应用物理系 考试日期2010年6月26日10:00-12:00
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) 1. 十九世纪末的三大发现、、，揭开了近代物理学的序幕。 2. 原子质量单位u定义为。 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，即分离轨道和假设，同时，玻尔提出第二假设, 即假设，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，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的，从而验证了玻尔理论。氢原子的电离能为eV，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、、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，动能(不考虑相对论效应)之比为。 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。
8. 考虑精细结构，锂原子(Li)第二辅线系(锐线系)的谱线为双线结构，跃迁过程用原子态符号表示为 ， 。(原子态符号要写完整) 9. 原子处于3D 1状态时，原子的总自旋角动量为 , 总轨道角动量为 ， 总角动量为 ； 其总磁距在Z 方向上的投影Z μ的可能取值为 。 10. 泡利不相容原理可表述为： 。它只对 子适用，而对 子不适用。根据不相容原理，原子中量子数l m l n ,,相同的最大电子数目是 ；l n ,相同的最大电子(同科电子)数目是 ； n 相同的最大电子数是 。 11. X 射线管发射的谱线由连续谱和特征谱两部分构成，其中，连续谱产生的机制是 ， 特征谱产生的机制是 。 二、选择题(共10小题，每题2分，共20分) 1. 卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，理论基础是： ( ) 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？ ( ) 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： ( ) 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。
宜宾学院20xx ——20xx 学年度下期 《原子物理学》试题（E 卷） 说明：（1）本试题共3 页 三 大题，适用于 物理与电子工程学院 物理学专业。 （2）常数表： h = 6.626 ?10-34J ?s = 4.136?10-15eV ?s ；R ∝ = 1.097?107m -1；e = 1.602 ? 10-19C ； N A = 6.022?1023mol -1； hc = 1240eV ?nm ；k = 1.380?10-23J ?K -1 = 8.617?10-5eV ?K ； m e = 9.11?10-31kg = 0.511Mev/c 2；m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2；a 0 = 0.529?10-10m ； m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2 ；μB = 9.274?10-24J ?T -1 = 5.788?10-5eV ?T -； u = 1.66?10-27kg = 931MeV/c 2； e 2 4πε = 1.44eV ?nm 考试时间：120分钟 一、填空题（每小题 3 分，共 21 分） 1．若已知钾原子主线系第一条谱线双重线的波长等于7698.98埃和7664.9埃, 则该原子4p 能级的裂距为_____________________eV 。 2．氦原子的第一激发态是 （写出谱项符号）。由于选择定则 的限制，它不能通过自发辐射跃迁到基态，因此可在该态停留较长时间，这种状态称 态。 3．某原子的两个价电子处于2s2p 组态，按LS 耦合可构成的原子态个数为 个，总角动量量子数 J 的值分别为 ；按jj 耦合可形成的原子态个数为 个，J 的值分别为 。 4．三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ，在该轨道上电子的线速度 为 。 5．电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现 了_______ 是量子化的。 6．α射线是高速运动的__________ ; β射线是____________ ; γ射线是__________ 。 7．α衰变放射出的α粒子的射程R 和动能E α的经验规律是______________。 二、选择题（每小题 3 分，共 27 分） 1．若原子处于1D 2和2S 1/2状态, 它们的朗德因子g 的值分别为：（ ） A. 1和2/3 ; B. 2和2/3 ; C. 1和4/3 ; D. 1和2 。 2．伦琴线光谱的K L M ,,Λ吸收限的能量数值分别对应各壳层电子的 （ ） A. 激发态； B. 俄歇电子能量； C. 电离能； D. 电子跃迁形成各线系第一条线的能量。 3．由伦琴射线照射原子所导致的俄歇电子的能量：（ ） A. 与伦琴射线的能量有关，与被照射原子性质无关； B. 与伦琴射线和被照射原子性质都有关； C. 与伦琴射线和被照射原子性质都无关； D. 与被照射原子性质有关，与伦琴射线能量无关。 4．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：（ ） A. 2s2s 1S 0； B. 2s2p 3P 0； C. 3s3s 1S 0； D. 3s3p 3P 0。 5．根据能级多重性的交替规律，铷原子（Z=37）的能级多重结构是：（ ） A. 双重； B. 一、三重； C. 单重； D. 二、四重。
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粒子只偏差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.试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 =40keV的α粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离 K 为（m）： A.5.9 B.3.0 C.5.9╳10-12 D.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,每10000 现有4个粒子被散射到角度大于5°的围.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散 A. 16 B.8 C.4 D.2 8、90°和60°角方向上单位立体角的粒子数之比为： A． 9,, 分布,在散射物不变条件下则必须使： A B C D 10、氢原子光谱莱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
11、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-3.4V 12 A.5.29×10-10m B.0.529×10-10m C. 5.29×10-12m D.529×10-12m 电子的动能为1eV，其相应的德布罗意波长为1.22nm。 13、欲使处于激发态的氢原子发出H 线，则至少需提供多少能量（eV）? α A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.4 14、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.4 15、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 16、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． 17 A.-3.4eV B.+3.4eV C.+6.8eV D.-6.8eV +的第一轨道半径是： 18、根据玻尔理论可知，氦离子H e A． +处于第一激发态（n=2）时电子的轨道半径为： 19、一次电离的氦离子H e -10m-10-10-10m +离子中基态电子的电离能能是： 20、在H e A.27.2eV B.54.4eV C.19.77eV D.24.17eV 21、弗兰克—赫兹实验的结果表明： 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 22、为使电子的德布罗意假设波长为100nm，应加多大的加速电压： A．6V； B.24.4V；5V； D.15.1V 23、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）：
原子物理练习题答案
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.原子内层电子被移走；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
原子物理学试题汇编 1 临沂师范大学物理系 原子物理期末考试(卷一) (1)弗兰克-赫兹实验的原理和结论。 1.原理:加速电子与基态汞原子之间的碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收4.9电子伏特的电子转移能量并跃迁到第一激发态。当处于第一激发态的汞原子回到基态时，它会发出2500埃的紫外光。(3分) 结论:证明汞原子的能量是量子化的意味着证明玻尔的理论是正确的。(2分) 2.泡利不相容原理。 2.在费米子系统中，两个或更多的费米子不允许处于相同的量子态。(5分) 3.x光识别光谱是如何产生的？ 3.内壳中的电子填充空位产生识别光谱。(5分)4。什么是原子核的放射性衰变？举个例子。 4.原子核的自发发射？？？辐射现象称为放射性衰变，(4分)例(略)(1分) 5.为什么核裂变和核聚变会释放巨大的能量？ 5.因为中等质量数的原子核的平均结合能比轻或重原子核的平均结合能大约8.6兆电子伏，所以轻核聚变和重核裂变可以释放出大量的能量。
2 巨大的能量。(5分) 第二，(20分)写下钠原子基态的电子构型和原子态。如果价电子被激发到4s态，在跃迁到基态的过程中会发射出多少条谱线？试着画一个能级转换图并解释它。 (2)、(20分钟)(1)钠原子基态的电子组态1 s22s 22p 63s；原子基态是2S1/2。(5分) (2)当价电子被激发从4s态跃迁到基态时，它们可以发射4条谱线。(6分)(3分)根据过渡选择规则？l=？1，？j。0，？1 (3分) 能级跃迁图为(6分) 42S1/2 32P3/2 32P1/2 32S1/2 (3)、(15)对于电子构型3p4d，(1)当ls耦合时，写下所有可能的光谱项符号；(2)如果放在磁场中，这个电子构型会分裂成多少能级？(3)在这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁？三，(15点)(1)可能的原子状态是 1 P1，1D2，1F 3；3P2，1，0，3D3，2，1，3F4，3，2 .(7 点数) (2)总共60个能级。(5分) (3)由相同电子构型形成的原子态之间没有偶极辐射跃迁。(3分) 2
第二章 原子的能级和辐射 试计算氢原子的第一玻尔轨道上电子绕核转动的频率、线速度和加速度。 解：电子在第一玻尔轨道上即年n=1。根据量子化条件， π φ2h n mvr p == 可得：频率 21211222ma h ma nh a v πππν= == 赫兹151058.6?= 速度：61110188.2/2?===ma h a v νπ米/秒 加速度：222122/10046.9//秒米?===a v r v w 试由氢原子的里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势。 解：电离能为1E E E i -=∞，把氢原子的能级公式2 /n Rhc E n -=代入，得： Rhc hc R E H i =∞-=)1 1 1(2=电子伏特。 电离电势：60.13== e E V i i 伏特 第一激发能：20.1060.1343 43)2 111(2 2=?==-=Rhc hc R E H i 电子伏特 第一激发电势：20.101 1== e E V 伏特 用能量为电子伏特的电子去激发基态氢原子，问受激发的氢原子向低能基跃迁时，会出现那些波长的光谱线 解：把氢原子有基态激发到你n=2,3,4……等能级上去所需要的能量是： )1 11(22n hcR E H -= 其中6.13=H hcR 电子伏特 2.10)21 1(6.1321=-?=E 电子伏特 1.12)31 1(6.1322=-?=E 电子伏特 8.12)4 1 1(6.1323=-?=E 电子伏特 其中21E E 和小于电子伏特，3E 大于电子伏特。可见，具有电子伏特能量的电子不足以把基
态氢原子激发到4≥n 的能级上去，所以只能出现3≤n 的能级间的跃迁。跃迁时可能发出的光谱线的波长为： ο ο ο λλλλλλA R R A R R A R R H H H H H H 102598 )3 111( 1121543)2 111( 1 656536/5)3 121( 1 32 23 22 22 1221 ==-===-===-= 试估算一次电离的氦离子+ e H 、二次电离的锂离子+ i L 的第一玻尔轨道半径、电离电势、第一激发电势和赖曼系第一条谱线波长分别与氢原子的上述物理量之比值。 解：在估算时，不考虑原子核的运动所产生的影响，即把原子核视为不动，这样简单些。 a) 氢原子和类氢离子的轨道半径： 3 1,2132,1,10529177.0443,2,1,44102 22 01212 2220= ======?==? ?===++++++ ++-Li H H Li H H H He Z Z r r Z Z r r Z Li Z H Z H Z me h a n Z n a mZe n h r e 径之比是因此，玻尔第一轨道半；，；对于；对于是核电荷数，对于一轨道半径；米，是氢原子的玻尔第其中ππεππε b) 氢和类氢离子的能量公式： ??=?=-=3,2,1,)4(222 12 220242n n Z E h n Z me E πεπ 其中基态能量。电子伏特，是氢原子的6.13)4(22 204 21-≈-=h me E πεπ 电离能之比： 9 00,4002 222== --==--+ ++ ++ H Li H Li H He H He Z Z E E Z Z E E c) 第一激发能之比：
基本练习： 1．选择题： （1）在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：C A ．0； B.1； C.2； D.3 （2）正常塞曼效应总是对应三条谱线，是因为：C A ．每个能级在外磁场中劈裂成三个； B.不同能级的郎德因子g 大小不同； C ．每个能级在外场中劈裂后的间隔相同； D.因为只有三种跃迁 （3）B 原子态2 P 1/2对应的有效磁矩（g ＝2／3）是 A A. B μ33； B. B μ3 2 ； C. B μ32 ； D. B μ22. (4)在强外磁场中原子的附加能量E ?除正比于B 之外,同原子状态有关的因子有：D 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 S (5)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 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 M (6)原子在6 G 3/2状态,其有效磁矩为：B A ． B μ315； B. 0； C. B μ25； D. B μ2 15- (7)若原子处于1 D 2和2 S 1/2态,试求它们的朗德因子g 值：D A ．1和2/3； B.2和2/3； C.1和4/3； D.1和2 （8）由朗德因子公式当L=S,J ≠0时,可得g 值：C A ．2； B.1； C.3/2； D.3/4 （9）由朗德因子公式当L=0但S ≠0时,可得g 值：D A ．1； B.1/2； C.3； D.2 （10）如果原子处于2 P 1/2态,它的朗德因子g 值：A A.2/3； B.1/3； C.2； D.1/2 （11）某原子处于4 D 1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为：C A ．2个； B.9个； C.不分裂； D.4个 （12）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：B 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.1 D 2分裂为4个 (13)如果原子处于2 P 3/2态，将它置于弱外磁场中时，它对应能级应分裂为：D A.3个 B.2个 C.4个 D.5个 (14)态1 D 2的能级在磁感应强度B 的弱磁场中分裂多少子能级?B A.3个 B.5个 C.2个 D.4个 (15)钠黄光D 2线对应着32P 3/2→32 S 1/2态的跃迁，把钠光源置于弱磁场中谱线将如何分裂：B A.3条 B.6条 C.4条 D.8条 (16)碱金属原子漫线系的第一条精细结构光谱线(2D 3/2→2 P 3/2)在磁场中发生塞曼效应,光
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.3P 2 ; C.3S 1 ; 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）. 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l的简并消除. 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D 1 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4D 3/2 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4F 9/2 ，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（）。 10．按相互作用分类， 粒子属于（）类.
第一章习题参考答案 速度为v的非相对论的α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：α粒子的最大偏离角-4 约为10rad. 要点分析：碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变，并不是像教材中的入射粒子与靶核的碰撞(靶核不动)，注意这里电子要动. 证明：设α粒子的质量为M α，碰撞前速度为V，沿X方向入射；碰撞后，速度为V'，沿θ方向散射.电子质量用m e表示，碰撞前静止在坐标原点O处，碰撞后以速度v沿φ方向反冲.α粒子-电子系统在此过程中能量与动量均应守恒，有： （1） （3） （2） 作运算：（2）×sinθ±(3)×cosθ，得 （4） （5） 再将（4）、（5）二式与（1）式联立，消去Ｖ’与V， 化简上式，得 （６） 若记，可将（６）式改写为 （７）
视θ为φ的函数θ（φ），对（7）式求θ的极值，有 令，则sin2(θ+φ)-sin2φ=0 即2cos(θ+2φ)sinθ=0 （1）若sinθ=0则θ=0（极小）（8） （2）若cos(θ+2φ)=0则θ=90o-2φ（9） 将（9）式代入（7）式，有 由此可得 θ≈10弧度（极大）此题得证. （1）动能为的α粒子被金核以90°散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多大（2）如果金箔厚μm，则入射α粒子束以大于90°散射（称为背散射）的粒子数是全部入射粒子的百分之几 解：（1）依和金的原子序数Z 2=79 -4 答：散射角为90o所对所对应的瞄准距离为. (2)要点分析：第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来.90°～180°范围的积分，关键要知道n，问题不知道nA，但可从密度与原子量关系找出注意推导出n值.，其他值从书中参考列表中找. 从书后物质密度表和原子量表中查出Z Au=79，A Au=197，ρ Au=×10kg/m
原子物理学总复习指导 名词解释：光谱，氢原子线系，类氢离子，电离电势，激发电势，原子空间取向量子化，原子实极化，轨道贯穿，有效电荷数，电子自旋，磁矩，旋磁比，拉莫尔进动，拉莫尔频率，朗德g因子，电子态，原子态，塞曼效应，电子组态，LS耦合，jj耦合，泡利原理，同科电子，元素周期表，壳层，原子基态，洪特定则，朗德间隔定则 数据记忆：电子电量，质量，普朗克常量，玻尔半径，氢原子基态能量，里德
堡常量，hc，?c，玻尔磁子，精细结构常数，拉莫尔进动频率 著名实验的内容、现象及解释：α粒子散射实验，光电效应实验，夫兰克—赫兹实验，施特恩—盖拉赫实验，碱金属光谱的精细结构，塞曼效应，反常塞曼效应， 理论解释：（汤姆逊原子模型的不合理性），卢瑟福核式模型的建立、意义及不足，玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足，元素周期表 计算公式：氢原子光谱线系，玻尔理论能级公式、波数公式，角动量表达式及
量子数取值（l，s，j），LS耦合原子态，jj耦合原子态，朗德间隔定则，g因子，塞曼效应，原子基态 谱线跃迁图：精细结构，塞曼效应；电子态及组态、原子态表示，选择定则，1.同位素：一些元素在元素周期表中处于同一地位，有相同原子序数，这些元素别称为同位素。 2.类氢离子：原子核外只有一个电子的离子，这类离子与氢原子类似，叫类氢离子。 3.电离电势：把电子在电场中加速，如使它与原子碰撞刚足以使原子电离，
则加速时跨过的电势差称为电离电势。 4.激发电势：将初速很小的自由电子通过电场加速后与处于基态的某种原子进行碰撞，当电场电压升到一定值时，发生非弹性碰撞，加速电子的动能转变成原子内部的运动能量，使原子从基态激发到第一激发态，电场这一定值的电压称为该种原子的第一激发电势 5.原子空间取向量子化：在磁场或电场中原子的电子轨道只能取一定的几个方向，不能任意取向，一般的说，在磁场或电场中，原子的角动量的取向也是量子化的。