070202 粒子物理与原子核物理 核技术及应用是一门综合性学科，研究带电粒子加速、辐射产生机理、射线与物质的相互作用、辐射探信息处理, 广泛应用于科学研究和工农业生产等各个领域。核技术由于能在微观层次改变物质性质或获取物信息，已成为许多领域研究微观层次的重要手段。核技术的发展已为人类提供了多种类型的辐射源和辐射探种辐射谱仪、各种核医学和工业景象系统、各种核测控系统和各种物质改性和遗传变异技术、对社会、经济作用。学生应具有扎实的数学、物理、电工、电子和计算机技术基础，掌握有关专业知识。熟练掌握一门外事核技术科学研究工作或独立担负技术开发工作的能力，在本学科的某一方面有较好的研究成果或实用的开 排名学校名称等级 1 北京大学A+ 2 中国科学技术大学 A 3 清华大学 A 4 兰州大学 A 5 复旦大学A 北京大学：http:https://www.doczj.com/doc/5f12608850.html,/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=15 中国科学技术大学：http:https://www.doczj.com/doc/5f12608850.html,/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=6430 兰州大学：http:https://www.doczj.com/doc/5f12608850.html,/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=22507 复旦大学：http:https://www.doczj.com/doc/5f12608850.html,/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=6507 有该专业的部分院校分数一览（A+、A、B+、B各选部分代表院校）。 2008年录取分数线：
北京大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理 北京师范大学--物理系-- 粒子物理与原子核物理 北京师范大学--材料科学与工程系/低能核物理研究所-- 粒子物理与原子核物理 南开大学--物理科学学院-- 粒子物理与原子核物理 中国工程物理研究院--各专业列表-- 粒子物理与原子核物理 中国原子能科学研究所--各专业列表-- 粒子物理与原子核物理 山西大学--数学科学学院-- 粒子物理与原子核物理 山西师范大学--物理与信息工程学院-- 粒子物理与原子核物理 沈阳师范大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理 辽宁师范大学--物理与电子技术学院-- 粒子物理与原子核物理 吉林大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理 东北师范大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理 长春理工大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理 哈尔滨工业大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理 中国科学技术大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理 复旦大学--现代物理所-- 粒子物理与原子核物理 武汉大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理 兰州大学--核科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理 山东大学--物理与微电子学院-- 粒子物理与原子核物理 广西大学--物理科学与工程技术学院-- 粒子物理与原子核物理 福建师范大学--物理与光电信息科技学院-- 粒子物理与原子核物理 华中师范大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理 湖北大学--物理学与电子技术学院-- 粒子物理与原子核物理 浙江大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理 中山大学--物理科学与工程技术学院-- 粒子物理与原子核物理 郑州大学--物理工程学院-- 粒子物理与原子核物理 河南大学--物理与电子学院-- 粒子物理与原子核物理 四川大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理
核科学技术学院2014—2015学年奖学金、三好学生标兵、三好学生、 优秀学生干部评选情况 一等奖学金： 王恺晴、林燕明、杨馥羽、曲紫晖、陈伍豪、王秋妍、叶凯萱、徐宇超、信天缘、庞博、李航运、朵平梅、闫美月、刘大孝、李子味、陈长、顾徐波、唐新海、陈灿、莫子文、钱信如、温欣、闫钇帆、陈志昊、齐航、谢栋、付孟婷、朱可欣、徐子虚、曾倩、刘洋、陈宇飞、荆茂强、黄慕达 二等奖学金： 肖思敏、丁丁、杜颖、罗迪雯、范雨轩、朱帅涛、徐行远、吴维权、王广伟、潘凯、朱毅博、刘爽、颜佳伟、蒲忠凯、孙菊、李鑫、邬洋、林晓胜、蒋文丽、茹尚敏、柏梦灵、邬晓光、黄楠顺、谭至宇、陈峥嵘、倪侃、贺国达、刘子朋、邹诚、钱汉龙、谭娜、熊丰、李欣池、冯文培、何顺宇、谭凯、李莹萌、王一梅、刘思宇、高雅、杨红志、沈格宇、尹帅、王冲、何聪、李宵宵、张连军、申雁艺、李乔、朵竹喧、刘天慧、刘海洋、陈心润、陈金雅、黄景雄、李明飞 三等奖学金： 柳靖淳、厉文聪、曾立雯、葛泽民、蹇玉娟、王涛、寇珊珊、段明星、李玉芹、梁烨、吕影深、熊潇颖、杨有坤、李鑫祥、李景太、杨爱民、张然、石江伟、缪晓华、唐彬、张涵宇、李卓成、张新涛、贺笳、王胜、张向云、徐进、刘从镇、王升榕、曹妲、张雍良、马超男、赵振国、葛亚琼、周建晋、郭子煜、路瑶、邓伊慧、谢添、元高才、胡华清、骆宁远、郝俊伟、王晨薇、赵美玲、陆虹伊、孙克、邱畅、贺俊峰、陈跃、周峰、吴弘扬、覃云清、李伟伦、张震宇、王圻、张村晓、张壮壮、范俊双、王伟、吴旭科、刘琪、卢
毅、万月鹏、谭金昊、詹龙龙、谭荣贵、林冲、刘劲、姚明乐、李志才、任忠豪、夏先国、尹帮惠、毛武杨、倪潮、黄浩炜、陈奕禹、董佳丽、廖菊、杜光扬、陈翔宇、刘嘉萌、常腾宇、任高飞、王恺、蒋泽民、谢典婷、李嬡、施洁、路萍、徐呈业、方楠、丁永金、王永乐、屈莉、林锦鑫、苑旭东、李奕同、罗天怡、洪静、白宇航、段超、余岳武、尹华文、高君阳、颜卓鑫、张鑫海、罗泓辉、刘佳俊、李欣、刘润麟、朱颢、李勇威、杜泽天、李田、夏轩、王欣妮、秦茜、田园、金辉、王高翔、韩笑菲、吴辰、靳兴月、王子瑜、沈皓志、郭敏航、陈俊畅、廖天棋、边朝阳、麻卓然、蔡乐、王钰婷、雷志伟 三好学生标兵： 陈长、刘爽、张秋楠、彭昭缘 三好学生： 朱帅涛、叶凯萱、潘凯、信天缘、徐宇超、段明星、庞博、李航运、虢梦雅、王恺晴、李双英、曾立雯、杨馥羽、曲紫晖、罗迪雯、虞年、陈伍豪、吴维权、许威、李子味、柏梦灵、邬晓光、吴福海、陈志昊、孙向上、齐航、毛潇庆、夏文勇、闫钇帆、王一梅、李莹萌、瞿博志、崔增琪、唐新海、刘胜兰、顾徐波、钱信如、黄楠顺、王萌、陈灿、莫子文、谭至宇、黄敏、陈峥嵘、杨广婷、沈格宇、姜林、陈姗红、刘佳俊、宋英韵、谢栋、付孟婷、朱可欣、邓秀珍、夏可、朵竹喧、荆茂强、黄慕达 优秀学生干部： 厉文聪、丁丁、罗佳佳、郑东升、李卓成、蒲忠凯、郭子煜、谢添、王顺、杨健、张淮超、蔡乐、徐呈业、覃云清、张震宇、王圻、闫灏、潘菊、张壮壮、王伟、王立旺、李志才、杨航、范鹏、杜泽天、刘润麒、丁锡嘉、张泽
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：
第一章 原子的基本状况 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6 7.6810?电子伏特。散射物质是原子序数79Z =的金箔。试问散射角150ο θ=所对应的瞄准距离b 多大？ 解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619 079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为 2202 1 21 ()(1)4sin m Ze r Mv θ πε=+ ， 试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？ 解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min 202 1 21 ()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929 619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο --???=???+???14 3.0210-=?米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可 能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个e +电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？ 解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο 。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得： 22 0min 124p Ze Mv K r πε==，故有：2min 04p Ze r K πε= 1929 13 619 79(1.6010)910 1.141010 1.6010 ---??=??=???米 由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为13 1.1410 -?米。
原子物理学的发展 杨君岗 （XX师X学院物理与信息科学学院 XX XX 741000） 摘要：本文较详实地介绍了原子物理学的发展历程。从最早的“原子”概念出发，“不可分割”与“可分割”的争论，到19世纪后开始的黄金发展阶段，最后确定了原子的基本组成和运动规律。引出了原子核物理的具体发展历程，每个时段都有独特的、有进步意义的新理论提出或对旧理论的完善，体现着人类探索物质内部结构的艰难。 关键词：原子;原子核;分割;发展 The Development of Atomic Physics Yang Jungang (School of Physics and Information science, Tianshui Normal University，741000 China) Abstract:This paper gave a detailed and accurate account of the development course of atomic physics. From the earliestconcept of "atomic". the controversyof "indivisible" and "divisibility" ,to the golden development stage beganof the 19th century, and finally to determine the atomic position and movement of the basic. Nuclear physics led to the specific course of development, each has a unique time, a progressive or a new theory put forward to improve on the old theory, which embodies the internal structure of the human exploration of difficult material. Key words:atom, atomic nucleus, partition,development
原子物理学第八章习题 答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第八章 X 射线 8.1 某X 光机的高压为10万伏，问发射光子的最大能量多大？算出发射X 光的最短波长。 解：电子的全部能量转换为光子的能量时，X 光子的波长最短。而光子的最大能量是：5max 10==Ve ε电子伏特 而 min max λεc h = 所以οελA c h 124.01060.1101031063.61958 34max min =?????==-- 8.2 利用普通光学反射光栅可以测定X 光波长。当掠射角为θ而出现n 级极大值出射光线偏离入射光线为αθ+2，α是偏离θ级极大出射线的角度。试证：出现n 级极大的条件是 λααθn d =+2 sin 22sin 2 d 为光栅常数（即两刻纹中心之间的距离）。当θ和α都很小时公式简化为λαθαn d =+)2(2 。 解：相干光出现极大的条件是两光束光的光程差等于λn 。而光程差为：2 sin 22sin 2)cos(cos ααθαθθ+=+-=?d d d L 根据出现极大值的条件λn L =?，应有 λααθn d =+2 sin 22sin 2 当θ和α都很小时，有22sin ;22222sin αααθαθαθ≈+=+≈+ 由此，上式化为：;)2(λααθn d =+ 即 λαθαn d =+)2(2
8.3 一束X 光射向每毫米刻有100条纹的反射光栅，其掠射角为20＇。已知第一级极大出现在离0级极大出现射线的夹角也是20＇。算出入射X 光的波长。 解：根据上题导出公式： λααθn d =+2 sin 22sin 2 由于'20,'20==αθ，二者皆很小，故可用简化公式： λαθαn d =+)2(2 由此，得：οαθαλA n d 05.5)2 (;=+= 8.4 已知Cu 的αK 线波长是1.542ο A ，以此X 射线与NaCl 晶体自然而成'5015ο角入射而得到第一级极大。试求NaCl 晶体常数d 。 解：已知入射光的波长ολA 542.1=，当掠射角'5015οθ=时，出现一级极大（n=1）。 οθλ θ λA d d n 825.2sin 2sin 2=== 8.5 铝（Al ）被高速电子束轰击而产生的连续X 光谱的短波限为5ο A 。问这时是否也能观察到其标志谱K 系线？ 解：短波X 光子能量等于入射电子的全部动能。因此 31048.2?≈=λεc h 电电子伏特 要使铝产生标志谱K 系，则必须使铝的1S 电子吸收足够的能量被电离而产生空位，因此轰击电子的能量必须大于或等于K 吸收限能量。吸收限能量可近似的表示为：
目录 第一章原子的位形 (1) 第二章原子的量子态：波尔模型 (7) 第三章量子力学导论 (12) 第四章原子的精细结构：电子的自旋 (16) 第五章多电子原理：泡利原理 (23) 第六章X射线 (28) 第七章原子核物理概论 (18)
第一章 原子的位形 1-1)解： α粒子与电子碰撞，能量守恒，动量守恒，故有： ?????+'='+=e e v m v M v M v M mv Mv 22221212 1 ??? ????='-='-?222e e v M m v v v M m v v e v m p =? e p=mv p=mv ∴??，其大小： (1) 222 (')(')(')e m v v v v v v v M -≈+-= 近似认为：(');'p M v v v v ?≈-≈ 2 2e m v v v M ∴??= 有 21 2 e p p Mmv ??= 亦即： (2) (1)2/(2)得 224 2 2210e e m v m p Mmv M -?===p 亦即：()p tg rad p θθ?≈= -4～10 1-2) 解：① 22a b ctg E θπε=2 28e ；库仑散射因子：a=4 )2)( 4(420 2 02E Z e E Ze a πεπε==22279()() 1.44()45.545e Z a fmMev fm E Mev πε?=== 当901θ θ=?=时，ctg 2 1 22.752 b a fm ∴= = 亦即：1522.7510b m -=? ② 解：金的原子量为197A =；密度：731.8910/g m ρ=? 依公式，λ射α粒子被散射到θ方向，d Ω立体角的内的几率：
原子物理学习题解答
第一章 原子的基本状况 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 7.68 ?106 电子伏 特。散射物质是原子序数 Z = 79 的金箔。试问散射角θ = 150ο 所对应的瞄准距离b 多大？ 解：根据卢瑟福散射公式： M v 2 θ K α c o t = 4 π ε 0 b = 4 π ε 0 b 2 Z e 2 Z e 2 2 得到： Z e 2ct g θ 7 9 ? (1 .6 0 ? 1 01 9 ) 2 ct g 1 5 0ο - 1 5 b = 2 2 = = 3 .9 7 ? 1 0 ( 4π ? 8 .8 5 ? 1 0 - 1 2 ) ? (7 .6 8 ? 1 06 ? 1 0- 1 9 ) 米 4πε K 0 α 式中 K = 1 Mv 2 是α 粒子的功能。 α 2 1.2 已知散射角为θ 的α粒子与散射核的最短距离为 2 Z e 2 1 1 r m = ( 4 π ε ) ( 1 + ) ，试问上题α粒子与散射的金原子核 M v 2 s i n θ 2 之间的最短距离r m 多大？ 解：将 1.1 题中各量代入r m 的表达式，得： 1 2 Z e 2 1 = (1 + r m i n ( 4π ε Mv 2 ) ) s i n θ 0 2 - 1 9 2 4 ? 7 9 ? (1 .6 0 ? 1 0 ) 1 = 9 ? 1 0 9 ? ? (1 + ) 7 .6 8 ? 1 0 6 ? 1 .6 0 ? 1 0 - 1 9 sin 7 5ο = 3 .0 2 ? 1 0 - 1 4 米 1.3 若用动能为 1 兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可 能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个 +e 电荷而质量是质子的 两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？ 解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο 。当入射粒子的动能全部转化为两 粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得： 2 2 1 Ze Z e M v 2 = K = ，故有： r = m i n p 2 4 πε 0 r m i n 4 π ε 0 K p 7 9 ? (1 . 6 0 ? 1 0 - 1 9 ) 2 = 1 . 1 4 ? 1 0 - 1 3 米 = 9 ? 1 0 9 ? 1 0 6 ? 1 . 6 0 ? 1 0 - 1 9
《原子物理学》课程 一．课程简介 课程号: 06120850 课程名称: 原子物理学 英文名称：Atomic Physics 周学时: 3 学分: 3 预修课程: 微积分, 大学物理(力学, 热力学, 光学, 电磁学) 课程性质：专业课 授课对象：物理专业大学生 内容简介：（中英文） 《原子物理学》是物理学本科专业的一门重要基础课。内容包括原子模型、电子自旋和原子磁矩、元素周期律、X射线、核模型、核衰变、核反应、核裂变与聚变等内容。通过学习，不仅可掌握原子和原子核物理方面的基础知识，还可了解量子力学的基本概念和实验背景，为以后近代物理学的学习打下扎实基础。 This course is a degree program for undergraduate students in the department of physics, Zhejiang University. The contents of the course include the models of atoms, spin of electrons and magnetic moment of atoms, periodic law of the elements, X-ray, models of the nuclei, decay of the nuclei, nuclear reactions, nuclear fission and fusion etc. After study the course, students will understand the basic knowledge of atomic and nuclear physics, the basic ideas and experimental background of quantum physics, which are very important for further studying modern physics. 二．教材和参考书 1.教材:《原子物理学》, 杨福家著, 高等教育出版社, 第四版，2010年12月1日 2. 参考书: （1）《原子物理学》,苟清泉主编, 高等教育出版社, 1983年版 （2）《原子物理学》,卢希庭主编, 原子能出版社, 1982年版 （3）《原子物理学》，褚圣麟主编，人民教育出版社，1979年6月版 （4）《Physics of Atoms and Molecules》, B. H. Bransden and C. J. Joachain, 1983
南华大学核科学技术学院2009届核工程与核技术专业毕业生就业单位一览表姓名性别生源地就业单位 焦丽玲女河北省邢台市核工业标准化研究所 吴立文女甘肃省兰州市中核四0四有限公司 杨柳女甘肃省兰州市中核四0四有限公司 肖薇女浙江省嘉兴市核电秦山联营有限公司 赵华立女湖南省湘潭市中国核电工程有限公司河北分公司 朱美丽女湖南省湘潭市国核自仪系统工程有限公司 李宝岩男河北省衡水市国防生 郎峪清男山西省忻州市中国原子能科学研究院 赵鹏恺男内蒙古乌兰察布市国防生(军事医学科学院）(读研) 黄旭男辽宁省辽阳市渤海船舶重工有限责任公司 高宗坤男辽宁省锦州市北京康科洛电子有限公司 安谙男吉林省白城市深圳凯利集团公司 杨威男黑龙江省牡丹江市福清核电有限公司 李国强男江苏省连云港市中国广东核电集团 翁肖佳男浙江省嘉兴市浙江亿达检测技术有限公司 杨培忠男浙江省湖州市北京核仪器厂 孙元晓男山东省烟台市烟台市环保局 高国甫男河南省安阳市江西省火电建设公司 王磊男河南省南阳市国防生（新疆大学）(读研) 王云波男湖北省荆州市江西省火电建设公司 苏成杰男湖南省衡阳市深圳凯利集团公司 杨城男湖南省永州市中国广东核电集团 赵伟男湖南省衡阳市中国核电工程有限公司河北分公司 赵超男湖南省衡阳市湖北省环境监测站 王立浪男湖南省娄底市重庆建安仪器有限责任公司 周雨晴男湖南省衡阳市中国广东核电集团 李杨男湖南省衡阳市深圳凯利集团公司 周合林男湖南省株洲市中国核工业第二三建设公司 肖虎跃男湖南省衡阳市重庆建安仪器有限责任公司 刘臻男湖南省衡阳市北京核仪器厂 彭志毅男湖南省衡阳市中国核工业第五建设公司 张文琦男湖南省衡阳市中国广东核电集团 谢树青男湖南省衡阳市湖北省环境监测站 何重阳男湖南省衡阳市国防生 黄卓人男广东省广州市中核清原公司 吴元兴男海南省海口市北京康科洛电子有限公司 王鸿雁男重庆市綦江县北京鸿仪四方辐射技术有限公司 谢代念男四川省德阳市中核四0四有限公司 杨冬男贵州省遵义市秦山第三核电有限公司 耿飞男甘肃省兰州市福清核电有限公司 李虎森男甘肃省庆阳市国防生 徐一帆男新疆乌鲁木齐市中国核工业第五建设公司
第六章 磁场中的原子 6.1 已知钒原子的基态是2/34F 。（1）问钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为几束？（2）求基态钒原子的有效磁矩。 解：（1）原子在不均匀的磁场中将受到力的作用，力的大小与原子磁矩（因而于角动量）在磁场方向的分量成正比。钒原子基态2/34F 之角动量量子数2/3=J ，角动量在磁场方向的分量的个数为412 3 212=+?=+J ，因此，基态钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为4束。 （2）J J P m e g 2=μ h h J J P J 2 15)1(= += 按LS 耦合：5 2 156)1(2)1()1()1(1==++++-++ =J J S S L L J J g B B J h m e μμμ7746.05 15 215252≈=???= ∴ 6.2 已知He 原子0111S P →跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线，其间距 厘米/467.0~=?v ，试计算所用磁场的感应强度。 解：裂开后的谱线同原谱线的波数之差为： mc Be g m g m v πλλ4)(1'1~1122-=-=? 氦原子的两个价电子之间是LS 型耦合。对应11 P 原子态，1,0,12-=M ；1,1,0===J L S ， 对应01S 原子态，01=M ，211.0,0,0g g J L S =====。 mc Be v π4/)1,0,1(~-=? 又因谱线间距相等：厘米/467.04/~==?mc Be v π。 特斯拉。00.1467.04=?= ∴e mc B π 6.3 Li 漫线系的一条谱线)23(2/122/32P D →在弱磁场中将分裂成多少条谱线？试作出相应的能级跃迁图。
第二章习题 2-1 铯的逸出功为1.9eV ，试求： (1)铯的光电效应阈频率及阈值波长； (2)如果要得到能量为1.5eV 的光电子，必须使用多少波长的光照射? 解：（1） ∵ E =hν-W 当hν=W 时，ν为光电效应的最低频率（阈频率），即 ν =W /h =1.9×1.6×10-19/6.626×10-34 =4.59×1014 ∵ hc /λ=w λ=hc /w =6.54×10-7(m) (2) ∵ mv 2/2=h ν-W ∴ 1.5= h ν-1.9 ν=3.4/h λ=c /ν=hc /3.4(m)=3.65×10-7m 2-2 对于氢原子、一次电离的氦离子He +和两次电离的锂离子Li ++，分别计算它们的： (1)第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度； (2)电子在基态的结合能； (3)由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一激发态退激到基态所放光子的波长． n e e πε Z n a ∴H: r 1H =0.053×12/1nm=0.053nm r 2 H =0.053×22/1=0.212nm V 1H =2.19 ×106×1/1=2.19 ×106(m/s) V 2H =2.19 ×106×1/2=1.095 ×106(m/s) ∴He+: r 1He+=0.053×12/2nm=0.0265nm r 2He+=0.053×22/2=0.106nm
V 1 He+=2.19 ×106×2/1=4.38 ×106(m/s) V 2 He+=2.19 ×106×2/2=2.19 ×106(m/s) Li ++: r 1 Li++=0.053×12/3nm=0.0181nm r 2 Li++=0.053×22/3=0.071nm V 1 Li++=2.19 ×106×3/1=6.57 ×106(m/s) V 2 Li++=2.19 ×106×3/2=3.28 ×106(m/s) (2) 结合能：自由电子和原子核结合成基态时所放出来的能量，它 ∵ 基态时n =1 H: E 1H =-13.6eV He+: E 1He+=-13.6×Z 2=-13.6×22=-54.4eV Li ++: E 1Li+=-13.6×Z 2 2(3) 由里德伯公式 =Z 2×13.6× 3/4=10.2Z 2 注意H 、He+、Li++的里德伯常数的近似相等就可以算出如下数值。 2-3 欲使电子与处于基态的锂离子Li ++发生非弹性散射，试问电子至少具有多大的动能? 要点分析:电子与锂质量差别较小, 可不考虑碰撞的能量损失.可以近似认为电子的能量全部传给锂,使锂激发. 解：要产生非弹性碰撞,即电子能量最小必须达到使锂离子从基态达第一激发态,分析电子至少要使Li ++从基态n =1激发到第一激发态n =2. 因为Z n ++ ⊿E =E 2-E 1=Z 2R Li ++hc (1/12-1/22)≈32×13.6×3/4eV=91.8eV 讨论:锂离子激发需要极大的能量
目 录 第一章 原子的位形 ................................................................................... - 1 - 第二章 原子的量子态：波尔模型 .............................................................. - 7 - 第 三 章 量 子 力 学 导 论 (12) 第四章 原子的精细结构：电子的自旋 ............................................................ 16 第五章 多电子原理：泡利原理…………………………………………………… 23 第六章 X 射线 ............................................................................................... 28 第七章 原子核物理概论 .......................................... 没有错误!未定义书签。 第一章 原子的位形 1-1)解： α粒子与电子碰撞，能量守恒，动量守恒，故有： ?????+'='+=e e v m v M v M v M mv Mv ρρρ22221212 1 ??? ????='-='-?222e e v M m v v v M m v v ρ ρρ e v m p ρ ρ =? e p=mv p=mv ∴??，其大小： (1) 222 (')(')(')e m v v v v v v v M -≈+-= 近似认为：(');'p M v v v v ?≈-≈ 2 2e m v v v M ∴??= 有 21 2 e p p Mmv ??= 亦即： (2)
1．原子的基本状况 1.1解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619 079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为 2202 1 21 ()(1)4sin m Ze r Mv θπε=+ ， 试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？ 解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min 202 1 21 ()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929 619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75 ο --???=???+???14 3.0210-=?米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能达到的最 解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得： 22 0min 124p Ze Mv K r πε==，故有：2min 04p Ze r K πε= 192 9 13619 79(1.6010)910 1.141010 1.6010 ---??=??=???米 由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410-?米。
科目：物理教案号：2-01 专题光学和原子物理 光学 一、光的直线传播 主要考察与影子相关的问题，包括日食和月食。见练习册相关习题 二、光的反射与平面镜成像 （2006年第16题）如图，在高度为H=3.0m的较长室内的天花板上镶嵌着很大的平面镜。室内地板上直立着一面高h=2.0m的挡板A，挡板与纸面垂直，把此室隔成图示左右两间。在左间中，距A为l=1m 处的地板上有一点状光源S。求右间中地板上被此光源照亮的区域的宽度。 三、光的折射、全反射和色散 （2009年第2题）一半圆柱形玻璃砖放置在竖直面内，其截面如图所示。 图中O为圆心，MN为竖直方向的直径，长为2R。有一束细光线自O点 沿水平方向射出玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖内射出。现将入射光 线缓慢平行下移，当入射光与O点的距离为d时，从玻璃砖射出的光线刚
好消失，则此玻璃的折射率为（ C ） A B C R d D d R （2011年第16题）如图，直角三角形ABC 为一玻璃棱柱的横截面，ACB=/3π∠。P 为AC 上的一点，一束细光线从P 点入射，侧面BC 上可以观察到有光线自玻璃棱柱内射出。当入射角逐渐变为=/6θπ时，从玻璃棱柱射出的光线刚好消失。求此玻璃的折射率。 解：全反射时由折射定律： sin 30sin n r ?= ；1 sin C n = 222 2 11 413 42 n n n n n n --+=21= ，∠C =60°，棱镜材 （2000年第19题）在厚度为d ，折射率为n 的大玻璃平板的下表面，紧贴着一个边长为a 的正方形发光面。为了从玻璃平板的上方看不到该发光面，可在玻璃板的上表面贴一块不透光的纸片。求所贴纸片的最小面积。 解：如图1所示，发光点A 发出的光线AB 在上表面处发生全反射，以C 表示玻璃中的临界角，
7.2 原子的3d 次壳层按泡利原理一共可以填多少电子？为什么？ 答：电子的状态可用四个量子s l m m l n ,,,来描写。根据泡利原理，在原子中不能有两个电子处在同一状态，即不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。 3d 此壳层上的电子，其主量子数n 和角量子数l 都相同。因此，该次壳层上的任意两个电子，它们的轨道磁量子数和自旋磁量子数不能同时相等，至少要有一个不相等。对于一个给定的l m l ,可以取12;,....,2,1,0+±±±=l l m l 共有个值；对每个给定的s l m m ,的取值是 2 1 21-或，共2个值；因此，对每一个次壳层l ,最多可以容纳）（122+l 个电子。 3d 次壳层的2=l ，所以3d 次壳层上可以容纳10个电子，而不违背泡利原理。 7.4 原子中能够有下列量子数相同的最大电子数是多少？ n l n m l n )3(;,)2(;,,)1(。 答：（1）m l n ,,相同时，s m 还可以取两个值：2 1 ,21-==s s m m ；所以此时最大电子数为2个。 （2）l n ,相同时，l m 还可以取两12+l 个值，而每一个s m 还可取两个值，所以l n ,相同的最大电子数为)12(2+l 个。 （3）n 相同时，在（2）基础上，l 还可取n 个值。因此n 相同的最大电子数是： 21 2)12(2n l N n l =+=∑-= 7.5 从实验得到的等电子体系K Ⅰ、Ca Ⅱ……等的莫塞莱图解，怎样知道从钾Z=19开始不填s d 43而填次壳层，又从钪Z=21开始填s d 43而不填次壳层？ 解：由图7—1所示的莫塞莱图可见，S D 2 2 43和相交于Z=20与21之间。当Z=19和 20时，S 24的谱项值大于D 23的值，由于能量同谱项值有hcT E -=的关系，可见从钾Z=19 起到钙Z=20的S 2 4能级低于D 2 3能级，所以钾和钙从第19个电子开始不是填s d 43而填次壳层。从钪Z=21开始，S 2 4谱项低于D 2 3普项，也就是D 2 3能级低于S 2 4能级，所以，从钪Z=21开始填s d 43而不填次壳层。 7.6 若已知原子阿Ne,Mg,P 和Ar 的电子壳层结构与“理想”的周期表相符，试写出这些原子组态的符号。
核科学技术学院 实验报告 实验项目名称MATLAB数值计算 所属课程名称MATLAB及应用 实验类型上机实验 实验日期 指导教师 班级 学号 姓名 成绩
一、实验名称 MATLAB数值计算 二、实验目的 （1）掌握MATLAB变量的使用 （2）掌握MATLAB数组的创建 （3）掌握MATLAB数组和矩阵的运算 （4）熟悉MATLAB多项式的运用 三、实验原理 1. 矩阵分析 矩阵转置：单引号（’） 矩阵的旋转：rot90(A,k)，功能是将矩阵A逆时针旋转90度的k倍，缺省值是1 矩阵的左右翻转：fliplr(A) 矩阵的上下翻转：flipud(A) 矩阵的逆：inv(A)，与A^(-1)等价 矩阵的行列式：det(A) 矩阵的秩：rank(A) 矩阵的迹：trace(A) 将矩阵化为最简式：rref(A) 矩阵的特征值与特征向量：(1) E = eig(A)；矩阵A的所有特征值构成向量E；(2) [V,D]=eig(A)；A的所有特征值构成对角阵D，A的特征向量构成V的列向量； 2. 多项式 多项式的建立：若多的项的全部根构成的向量为X，则以X为根的多项式为poly(X) 多项式的根：roots(p)计算以向量p为系数的多项式的根，包括重根，复根
多项式求值：polyval(p,x)，p是多项式的系数，x可以是一个数也可以是一个矩阵 多项式求拟合次数：polyfit(x,y,n)，x可以是一个数也可以是一个矩阵，y 是x对应的数或矩阵 多项式的四则运算：(1)P1+P2；(2)P1-P2；(3)conv(P1,P2), (4)deconv(P1,P2) 四、实验容 1. 已知矩阵11 12 13 14 21 22 23 24 A= 31 32 33 34 41 42 43 44 (1) 如何输出A的第1列？ (2) 如何输出A的第2行？ (3) 如何输出A的第2列和第3列？ (4) 要得到 2223 3233 ?? ? ?? ，怎么办？ (5) 如何输出A的第1列和第3列？ (6) 如何将21和31按一列输出？ (7) 如何将A所有元素按从最左列至最右列新排列为一列输出？ (8) 如何将A原阵输出？ (9) 如何输出2阶全1阵？ (10) 如何输出2阶单位阵？ (11) 试用分块矩阵的方法生成阵 11 12 13 14 1 1 21 22 23 24 1 1 31 32 33 34 1 0 41 42 43 44 0 1 (12) 求A的主对角线 (13) 求除去A阵第1列后新阵的主对角线 (14) 求除去A阵第1行后新阵的主对角线
第二章习题 2-1 铯的逸出功为，试求： (1)铯的光电效应阈频率及阈值波长； (2)如果要得到能量为的光电子，必须使用多少波长的光照射 解：（1） ∵ E =hν-W 当hν=W 时，ν为光电效应的最低频率（阈频率），即 ν =W /h =××10-19/×10-34 =×1014 ∵ hc /λ=w λ=hc /w =×10-7(m) (2) ∵ mv 2/2=h ν-W ∴ = h ν ν=h λ=c /ν=hc /(m)=×10-7m 2-2 对于氢原子、一次电离的氦离子He +和两次电离的锂离子Li ++，分别计算它们的： (1)第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度； (2)电子在基态的结合能； (3)由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一激发态退激到基态所放光子的波长． n e e Z n a ∴H: r 1H =×12/1nm= r 2 H =×22/1= V 1H = ×106×1/1= ×106(m/s) V 2H = ×106×1/2= ×106(m/s) ∴He+: r 1He+=×12/2nm= r 2He+=×22/2= V 1 He+= ×106×2/1= ×106(m/s) V 2 He+= ×106×2/2= ×106(m/s) Li ++: r 1 Li++=×12/3nm= r 2 Li++=×22/3=
V 1 Li++= ×106×3/1= ×106(m/s) V 2 Li++= ×106×3/2= ×106(m/s) (2) 结合能：自由电子和原子核结合成基态时所放出来的能量，它等于把电子从基态电离掉所需要的能量。 ∵ 基态时n =1 H: E 1H = He+: E 1He+=×Z 2=×22= Li ++: E 1Li+=×Z 2=×32= (3) 由里德伯公式 Z 2××3/4= 注意H 、He+、Li++的里德伯常数的近似相等就可以算出如下数值。 2-3 欲使电子与处于基态的锂离子Li ++发生非弹性散射，试问电子至少具有多大的动能 要点分析:电子与锂质量差别较小, 可不考虑碰撞的能量损失.可以近似认为电子的能量全部传给锂,使锂激发. 解：要产生非弹性碰撞,即电子能量最小必须达到使锂离子从基态达第一激发态,分析电子至少要使Li ++从基态n =1激发到第一激发态n =2. 因为 Z n ⊿E =E 2-E 1=Z 2R Li ++hc (1/12-1/22)≈32××3/4eV= 讨论:锂离子激发需要极大的能量 2-4 运动质子与一个处于静止的基态氢原子作完全非弹性的对心碰撞，欲使氢原子发射出光子，质子至少应以多大的速度运动 要点分析:质子与氢原子质量相近,要考虑完全非弹性碰撞的能量损失.计算氢原子获得的实际能量使其能激发到最低的第一激发态. 解： 由动量守恒定律得 m p V =(m p +m H )V ' ∵ m p =m H V’=V /2 由能量守恒定律,传递给氢原子使其激发的能量为: