原子物理学试题E卷

原子物理学试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1. 原子物理学是研究（ ）的科学。

A. 原子核内部结构

B. 原子核外电子的运动规律

C. 原子核和核外电子的运动规律

D. 原子核内部结构和核外电子的运动规律

答案：D

2. 原子物理学中，下列哪个量不是量子化的？（ ）

A. 能量

B. 动量

C. 角动量

D. 质量

答案：D

3. 根据玻尔模型，氢原子的能级是（ ）。

A. 连续的

B. 分立的

C. 随机的

D. 无规律的

答案：B

4. 电子云模型中，电子在空间中出现的概率密度与下列哪个量有关？（ ）

A. 电子的动能

B. 电子的势能

C. 电子的总能量

D. 电子的角动量

答案：C

5. 根据泡利不相容原理，一个原子轨道中最多可以容纳（ ）个电子。

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

答案：B

6. 原子物理学中，下列哪个量是守恒的？（ ）

A. 能量

B. 动量

C. 角动量

D. 所有选项

答案：D

7. 原子物理学中，下列哪个现象不能用经典物理学解释？（ ）

A. 光电效应

B. 光的折射

C. 光的反射

D. 光的干涉

答案：A

8. 原子物理学中，下列哪个现象是量子化的？（ ）

A. 原子的振动

B. 原子的转动

C. 原子的电子跃迁

D. 原子的平动

答案：C

9. 原子物理学中，下列哪个量是矢量？（ ）

A. 质量 B. 能量

C. 动量

D. 角动量

答案：C

10. 原子物理学中，下列哪个量是标量？（ ）

A. 质量

B. 能量

C. 动量

D. 角动量

答案：B

二、填空题（每题2分，共20分）

11. 原子物理学中，电子的轨道量子数用______表示。

答案：n

12. 根据玻尔模型，氢原子的能级公式为E_n = -13.6 eV / n^2，其中n是______量子数。

答案：主量子数

13. 原子物理学中，电子的自旋量子数用______表示。

第四章习题解答

4-l 一束电子进入1.2 T的均匀磁场时，试问电子自旋平行于和反平

行于磁场的电子的能量差为多大?

解：已知电子自旋磁矩在磁场方向的投影

(注意做题时，它是磁场方向的投影，不要取真实值) 依磁

矩与磁场的作用能量BB

sszgm

B3自旋与磁场平行时

自旋与磁场反平行时

则 cosBBE

BBBE

Bss

0cos

1

BBBE

Bss

180cos

1eV101.389eV105788.02.122Δ

44B12

BEEE4-2 试计算原子处于 状态的磁矩及投影的可能值.

解法一：已知：j=3/2, 2s+1=2 s=1/2, l=2

则

依据磁矩计算公式: 依据磁矩投影公式:

∴ 232D

z

54

4156

43

21

23















jg

BB1552

1

jjgjj

B

jjzgm56

,

52



jjgm

BB

56

,

52



z解法二：因为电子具有自旋，则存在与自旋相联系的磁矩，他

在磁场作用下的能量为

电子自旋方向与磁场平行和反平行，则有

BU

s（其中，）

所以电子自旋平行于和反平行于磁场的电子的能量为 则电子自旋平行于和反平行于磁场的电子的能量差为BmgBBU

Bssszs2

sg

21



sm

BU

BeV104.1T2.1TeV105788.022Δ

414



BUB4-3 试证实：原子在状态的磁矩等于零，并根据原子矢量模型

对这一事实作出解释.

解：

依题意有236

G

所以

综上得出，多电子耦合系统中，相互作用产生的总效果为零，

说明多电子作用有相抵消的情况。25

s

23

J612s4l

21

;

23



jm0

)1

23(

23)14(4)1

25(

25

21

23)(

21

23

ˆˆˆ

222









JLs

jg

0mg

jj4-4 在史特恩-盖拉赫实验中，处于基态的窄的银原子束通过极

1. 一强度为I的粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。若=90°对应的瞄

准距离为b，则这种能量的粒子与金核可能达到的最短距离为： B (A) b (B) 2b (C) 4b (D) 0.5b 2. 在同一粒子源和散射靶的条件下观察到粒子被散射在90°和60°角方向上单位

立体角内的粒子数之比为： C (A) 4:1 ( B) 1:2 (C) 1:4 (D) 1:8 3. 一次电离的氦离子（He+）处于n=2的激发态，根据波尔理论，能量E为 C (A) -3.4eV ( B) -6.8eV (C) -13.6eV (D) -27.2eV 4．夫兰克—赫兹实验证明了 B

(A) 原子内部能量连续变化 (B) 原子内存在能级

(C) 原子有确定的大小 (D) 原子有核心

5. 下列原子状态中哪一个是氦原子的基态？ D A. 1P1 B. 3P1 C. 3S1 D. 1S0 6. 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个数：C A. 1 B. 3 C. 4 D. 6 7. 一个p电子与一个 s电子在L－S耦合下可能有原子态为：C A. 3P0,1,2, 3S1 B. 3P0,1,2 , 1S0 C. 1P1 ,3P0,1,2 D. 3S1 ,1P1 8. 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：C

A. 4个 B. 9个 C. 12个 D. 15个

9. 氦原子有单态和三重态,但1s1s 3S1并不存在,其原因是: B A. 因为自旋为1/2, 1=2=0 故J=1/20

B. 泡利不相容原理限制了1s1s 3S1的存在 C. 因为三重态能量最低的是1s2s 3S1

D. 因为1s1s 3S1和 1s2s 3S1是简并态。 10. 泡利不相容原理说: D

A.自旋为整数的粒子不能处于同一量子态中

B.自旋为整数的粒子能处于同一量子态中

C.自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中

第二章填空题、选择题、问答题

一、填空题

1. 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。

2. 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。

3. 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 。

4. 广义巴尔末公式)11(1~22nmR−==λν，式中：ν~是 ，当m=1时，

公式描述的是氢原子的 ，对于该线系，n的取值范围是

n= 。

5. 某类氢离子的巴尔末系和赖曼系主线的波长差等于133.7nm，则该类氢离

子的原子序数为Z= 。

6. 处于第一激发态氢原子的电离电势为 。

7. 夫兰克-赫兹实验中用 碰撞原子，测定了使原子激发的“激发

电势”，从而证实了原子内部能量是 。

8. 二次电离的锂离子Li++的第一玻尔半径，电离电势，第一激发电势和赖

曼系第一条谱线波长分别为： ， ， 和 。

9. 玻尔原子理论的三条基本假设是 ， ， 。

10. 一次电离的氦离子He+的第一玻尔半径，电离电势，第一激发电势和赖

曼系第一条谱线波长分别为 ， ， 和 。

11. 按玻尔理论，原子只能处于一系列 的稳定状态，其中能量

最低的定态称为 ，高于 的态称为 。

12. 氢原子基态能量E1= eV，玻尔轨道半径r1= nm。

13. 氢原子从能量为-0.85eV的状态，跃迁到能量为-3.4eV状态时，所发射的光子能量是 eV，它是电子从n= 能级到n= 的能级的跃迁。

14．写出普朗克常数h= ，玻尔半径20024πεame==的量纲是 ，里德伯常数()24

22202

4πmeRπεhc∞=的量纲是 。

15．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最多可能出现 条光谱线（不考虑自旋）。

二、选择题

1. 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，kBT≈1/40eV）