Li原子秘里德堡态辐射寿命的计算

第24卷,第6期光　谱　实　验　室V o l .24,N o .62007年11月Ch inese J ou rnal of S p ectroscop y L aboratory N ove m ber ,2007超冷里德堡原子的产生以及探测①①基金项目:973计划(2006CB 921603),国家自然科学基金(10574084,60678003)②联系人,电话:(0351)7018927;E 2m ail :zhaoj m @sxu .edu .cn作者简介:李安玲(1981—),女,山西省大同市人,硕士研究生,主要从事超冷里德堡原子相互作用的研究工作。

收稿日期:2007209226;接受日期:2007210220李安玲　张临杰　冯志刚　赵建明②　李昌勇　贾锁堂(量子光学与光量子器件国家重点实验室　山西大学物理电子工程学院　太原市坞城路92号　030006)摘　要　利用激光冷却与俘获技术获得冷原子,由双光子激发产生超冷里德堡原子,利用场电离法得到了里德堡原子ns 和nd 态的离子谱图;再将激光波长固定在6p 3 2—34d 态的共振跃迁线上,得到了离子和里德堡原子的TO F (T i m e of F ligh t )图,并对实验结果做了分析。

关键词　超冷里德堡原子,双光子过程,场电离脉冲,离子信号。

中图分类号:O 562.3;O 562.4 文献标识码:A 文章编号:100428138(2007)06211662051　引言 里德堡原子是指原子最外层电子被激发到主量子数n 很大的高激发态的原子。

在里德堡原子中,最外层电子离原子实(原子核加其他电子)很远,原子实对它的静电库仑作用就像一个点电荷(+e ),都可视为类氢原子。

这样的原子具有一些独特的性质,如表1所示。

里德堡原子具有较大的原子半径和电偶极矩,同时具有很大的碰撞截面,和较长的作用时间,而且随着主量子数的增大,相邻能级之间的间隔变小。

皖西学院近代物理期末考试试卷(共100分)姓名:_________ 学号:_________ 成绩:_________一．选择题(共10题, 共有28分 )4 1.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。

3 2.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。

2 3.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。

1 4.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。

4 5.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。

3 6.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 。

3 7.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。

放射性衰变定律及法拉第电磁感应定律放射性衰变定律和法拉第电磁感应定律是两个重要的物理定律，它们在不同的领域中起到了关键作用。

本文将分别介绍并详细阐述这两个定律及其应用。

一、放射性衰变定律1. 定义和背景放射性衰变是指某些原子核的不稳定性，导致它们自发地转变为其他核或元素的过程。

放射性衰变定律描述了放射性物质衰变的速率和规律。

2. 放射性衰变定律公式放射性衰变定律可以用以下公式表示：N(t) = N0 * e^(-λt)其中，N(t)代表时间t时刻的剩余放射性原子核数量，N0代表起始的放射性原子核数量，e是自然对数的底数，λ是衰变常数，t是时间。

3. 相关概念解释- 半衰期：放射性同位素的半衰期是指使样品中放射性核素衰变为初始数量一半的时间。

半衰期与衰变常数相关：T1/2 = ln(2)/λ，其中T1/2是半衰期。

- 放射性活度：放射性样品单位时间内衰变的原子核数量。

4. 应用领域放射性衰变定律在许多领域都有应用，包括：- 放射医学：放射性同位素用于治疗、诊断和研究疾病。

- 放射性测年法：利用放射性同位素衰变的特性来确定地质和考古样本的年龄。

- 核能工业：放射性同位素应用于核电站的能源生产。

以上是有关放射性衰变定律的简要介绍，接下来我们将学习另一个重要的物理定律——法拉第电磁感应定律。

二、法拉第电磁感应定律1. 定义和背景法拉第电磁感应定律描述了通过一个闭合线圈的磁通量变化所感应出的电动势。

2. 法拉第电磁感应定律公式法拉第电磁感应定律可以用以下公式表示：ε = -dΦm/dt其中，ε代表感应电动势，Φm代表磁通量，t代表时间。

负号表示感应电动势方向与磁通量变化的方向相反。

3. 相关概念解释- 磁通量：磁感线穿过一个平面的总数称为磁通量。

磁通量的单位为韦伯(Wb)。

- 磁感应强度：确定磁场施加在一个闭合线圈上的磁通量密度。

磁感应强度的单位为特斯拉(T)。

4. 应用领域法拉第电磁感应定律在许多领域都有应用，包括：- 发电机：利用法拉第电磁感应原理将机械能转化为电能。

原子核一、原子核的衰变及半衰期1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数． 2．天然放射现象放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构． 3．三种射线的比较(1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)α衰变、β衰变电荷数守恒、质量数守恒5．半衰期 (1)公式：N 余＝N 原1/212t T ⎛⎫⎪⎝⎭，m 余＝m 原1/212tT ⎛⎫ ⎪⎝⎭.(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关(选填“有关”或“无关”)．6．放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．(2)应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等．(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害．二、核反应及核反应类型1．核反应的四种类型(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒．(3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．三、质量亏损及核能的计算1．核力和核能(1)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力．(2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，叫作原子的结合能，也叫核能．(3)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．(4)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm ，其对应的能量ΔE ＝Δmc 2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm ，吸收的能量为ΔE ＝Δmc 2. 2．核能的计算方法(1)根据ΔE ＝Δmc 2计算，计算时Δm 的单位是“kg”，c 的单位是“m/s”，ΔE 的单位是“J”． (2)根据ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 的能量，所以计算时Δm 的单位是“u”，ΔE 的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数． 3．对质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即E=mc 2。