【皖西学院】【试卷习题】【近代物理期末考试试卷3_原子物理学】

皖西学院近代物理期末考试试卷3 (共100分) 姓名： 学号 成绩： 一.选择题（共11题，共有30分）》 1.碱金属原子形成精细结构光谱的选择定则为△1=士1：A=0,±1，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.△1相同，A不同：D.△1不同，A相同。 2.对Cu(2=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 3.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.hc2/eV:B.eV/2hc:C.hc/eV;D.2hc/eV. 4.由状态2p3p3P到2s2p3P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。 5.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。 6.在外磁场中的原子，若外磁场B可视为弱磁场，则： A.L和Hs先耦合成再与B耦合： B.由于B弱使HL与Hs不能耦合成“： C.由于B弱，所以磁场对原子的作用总可忽略： D.HL与Hs分别同B耦合，而后形成总附加能。 7.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.4D3/2分裂为2个；B.1P1分裂为3个： C.2F5/2分裂为7个：D.1D2分裂为4个。 8.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。 9.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1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1值的增加，两者差别增加：

1 皖西学院近代物理期末考试试卷 3 (共 100 分) 姓名:_________学号:_________成绩:_________ 一．选择题(共 11 题,共有 30 分) 1.碱金属原子形成精细结构光谱的选择定则为 l = 1 ; j = 0, 1 ,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。 2.对 Cu （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。 3.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.hc2/eV；B.eV/2hc；C.hc/eV；D.2hc/eV。 4.由状态 2p3p3P 到 2s2p3P 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。 5.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。 6.在外磁场中的原子，若外磁场 B 可视为弱磁场，则： A.  L 和  S 先耦合成  再与 B 耦合; B.由于 B 弱使  L 与  S 不能耦合成  ; C.由于 B 弱,所以磁场对原子的作用总可忽略; D.  L 与  S 分别同 B 耦合,而后形成总附加能。 7.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.4D3/2 分裂为 2 个;B.1P1 分裂为 3 个; C.2F5/2 分裂为 7 个;D.1D2 分裂为 4 个。 8.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。 9.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1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。 10.一强度为I的aα粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。若8=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： A.b:B.2b;C.4h;D.0.5b。 11.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。 二.填空题（共8题，共有30分） 1.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 2.处于2S1/2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。 3.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。 4.某原子基态时其电子填满了K,L壳层和3s支壳层，并在3即支壳层上填了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一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△￡=一 一一4BB(邺为玻尔磁 子)。 5.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。 6.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。 7.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。 8.氢原子的质量约为 MeV/c2。 三.计算题（共4题，共有40分） 1.原子中设轨道角动量量子数L=2,问：(1)Lx2+Ly2的极小值是什么？(2)Lx2+Ly2的极大 值是什么？(3)设ML=1,则Lx2+Ly2=?(4)从这里能够确定Lx和Ly的值吗？ 2.试确定波长为300nm,强度为3×10-14W/m2的单色光束所对应的光子通量。 3.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LS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。 4.由210Po发出的“粒子射向静止的金核(Z=79),若该α粒子与金核可能达到的最短

2 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。 10.一强度为 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： A.b;B.2b;C.4b;D.0.5b。 11.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。 二．填空题(共 8 题,共有 30 分) 1.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 —————————————————————————————————————— ————————。 2.处于 2S1/2 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。 3.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。 4.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  = ————  BB （  B 为玻尔磁 子）。 5.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。 6.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。 7.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。 8.氢原子的质量约为____________________MeV/c2。 三．计算题(共 4 题,共有 40 分) 1.原子中设轨道角动量量子数 L=2,问:(1)Lx2+Ly2 的极小值是什么?(2)Lx2+Ly2 的极大 值是什么?(3)设 ML=1,则 Lx2+Ly2=?(4)从这里能够确定 Lx 和 Ly 的值吗? 2.试确定波长为 300nm,强度为 3  10-14W/m2 的单色光束所对应的光子通量。 3.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 LS 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。 4.由 210Po 发出的  粒子射向静止的金核（Z=79），若该粒子与金核可能达到的最短

距离为40fm,试求： (1)金核与散射角为60°时相对应的微分散射截面： (2)金核与散射角大于90°时相对应的微分散射截面。 常数表 普朗克常数h=6.626×10-34Js=4.136×10-15eV.s里德堡常数Rc=1.097×107m-1 基本电荷e=1.602×10-19C阿伏伽德罗常数NA=6.022×1023mol-1 复合常数hc=1240eV-nm玻耳兹曼常数k=1.380x10-23J-K-1=8.617×10-5eV.K-1 电子质量me=9.11×10-31kg=0.511Mev/c2质子质量mp=1.67×10-27kg=938MeV/c2 质子质量mp=1.67×10-27kg=938MeV/c2玻尔磁子 uB=9.274×10-24J.T-1=5.788×10-5eV.T-1 玻尔半径a0=0.529×10-10m原子质量单位u=1.66×10-27kg=931MeV/c2 e 复合常数4π0=1.44eV.nm 皖西学院近代物理期末考试试卷答案 (共100分) 3

3 距离为 40fm，试求： (1)金核与散射角为 60°时相对应的微分散射截面； (2)金核与散射角大于 90°时相对应的微分散射截面。 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 NA=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 me=9.1110-31kg=0.511Mev/c2 质子质量 mp=1.6710-27kg=938MeV/c2 质子质量 mp=1.6710-27kg=938MeV/c2 玻尔磁子 B=9.27410-24JT-1=5.78810-5eVT-1 玻尔半径 a0=0.52910-10m 原子质量单位 u=1.6610-27kg=931MeV/c2 复合常数 e 2 0 4 =1.44eVnm 皖西学院近代物理期末考试试卷答案 (共 100 分)

一.选择题（共11题，共有30分） 1.B --(3分) 2.C --(3分) 3.C --(2分)】 4.C(由△L=0,+1:△J=0,1,0→0除外可得)。 --一(3分) 5.B --(2分) 6.A --(3分) 7.B 一(3分) 8.C --(3分) 9.C --(3分) 10.B -(3分) 11.D -—(2分) 二.填空题（共8题，共有30分） n22S2→2P32n2S2→22B2 1. (各1.5分) --(3分) 2.11×1010Hz --(5分) 3.22.8 --(3分) 415:S那：4：4：2（每空1分）。 --(5分) 5.单三：五

4 一．选择题(共 11 题,共有 30 分) 1.B ----(3 分) 2.C ----(3 分) 3.C ----(2 分) 4.C(由 L = 0,1 ； J = 0,1，0 → 0 除外可得)。 ----(3 分) 5.B ----(2 分) 6.A ----(3 分) 7.B ----(3 分) 8.C ----(3 分) 9.C ----(3 分) 10.B ----(3 分) 11.D ----(2 分) 二．填空题(共 8 题,共有 30 分) 1. 1/ 2 2 1/ 2 2 1/ 2 3/ 2 2 2 n S → 2P n S →2 P 。（各 1.5 分） ----(3 分) 2. 1.1 1010Hz ----(5 分) 3.22.8 ----(3 分) 4.15； 4 S3 2 ；4；4；2（每空 1 分）。 ----(5 分) 5.单；三；五

--(3分) 6.同位素(1.5分)；同量异位素(1.5分)。 --(3分) 7.正(1分)：r0A1/3(2分)：核子数A(1分)：均相同(1分)。 --(5分) 8.938 --(3分)】 三.计算题（共4题，共有40分） 1.解： L=2,M=+2,1,0.Lz=2h,±+h,0 ILI2=L(L+1)=62Lzmax=2 Lzmin=0. 又：IL|2=Lz2+Ly2+Lx2∴Lx2+Ly2=|L|2-Lz2(2分) (1)(Lx2+Ly2)min=|L|2-Lzmax2=(6-4)h2 =2h2 ( (2)(Lx2+Ly2)max=|Ll2-Lzmin2=(6-0)h2=-6h2(2分） (3)L=2,ML=1,即Lz=h 则Lz2+Ly2=|L|2-Lz2=(6-1)方2=5h2(2分) (4)从这里只能确定Lx2+Ly2的值，而不能确定Lx和Ly的值.(2分) --(10分) 2.解： 波长为300mm的单个光子的能量为 E=hm=hc=6.6x10-34×3.0x10 J=6.6×10-19J, 3.00×10-7 (2分) 所以光子数通量为 1.3×10-14 N=E=6.6x10-9=4.5×10*sm-2 (3分) --(5分) 3解：

5 ----(3 分) 6.同位素（1.5 分）;同量异位素(1.5 分)。 ----(3 分) 7.正(1 分)；r0A1/3(2 分)；核子数 A(1 分)；均相同(1 分)。 ----(5 分) 8.938 ----(3 分) 三．计算题(共 4 题,共有 40 分) 1.解:：  L=2,ML= 2,1,0 Lz= 2,,0 |L|2=L(L+1)  2 =6 2  Lzmax=2  Lzmin=0. 又：|L|2=Lz2+Ly2+Lx2  Lx2+Ly2=|L|2-Lz2(2 分) (1)(Lx2+Ly2)min=|L|2-Lzmax2=（6-4） 2 2  = 2 (2 分) (2)(Lx2+Ly2)max=|L|2-Lzmin2=(6-0)  2 =6  2 (2 分) (3)L=2,ML=1,即 Lz=  则 Lz2+Ly2=|L|2-Lz2=(6-1) 2  =5 2  (2 分) (4)从这里只能确定 Lx2+Ly2 的值,而不能确定 Lx 和 Ly 的值.(2 分) ----(10 分) 2.解:: 波长为 300nm 的单个光子的能量为 J 6.6 10 J, 3.00 10 6.6 10 3.0 10 19 7 34 8 − − − =      = = =  hc E hv (2 分) 所以光子数通量为 4 1 2 19 14 4.5 10 s m 6.6 10 3 10 − − − − =    = = E I N (3 分) ----(5 分) 3.解:：

3s4p 正常 3s4p 3s4s So 禁戒 反常 3s3p 九P1 3s3p 允许 3s3sSo (1)能级图(5分) 基态3s3s1S0: 3s3p1P1,3P2,1,0: 3s4s1S0,3S1: 3s4pB,3B.0:4分) (2)范例(6分) 允许跃迁如： 3s3pP1→3s3sS0. 禁戒跃迁如： 3s4pD→3s3pP(因字称不守恒)： 反常塞曼效应如： 3s4s3S1→3s3p3p: 正常塞曼效应如： 3s4p'P1→3s4s1S。 --(15分) 4.解： (1) a=(n）mn 502a -(9份=16x fm2/sr=16b/sr(1分) ②g=xb9o b90）=(m）mn/2 6

6 1 P1 3s4p 3s4s 1 S0 1 P1 3s3p 3s3s 1 S0 正常 禁戒 允许 3 P1 3 P2 3 P0 3s4p 3s4s 3s3p 3 S1 3 P1 3 P0 3 P2 反常 (1)能级图(5 分) 基态 3s3s1S0； 3s3p1P1,3P2,1,0； 3s4s1S0，3S1； 3s4p 1 P1， 3 P2,1,0 ；(4 分) (2)范例(6 分) 允许跃迁如： 3 1 1 1 0 s3p P →3s3s S ； 禁戒跃迁如： 3s4p P 3s3p P 1 1 1 → 1 （因宇称不守恒）； 反常塞曼效应如： 3s4s S 3s3p P 3 1 3 → 1 ； 正常塞曼效应如： 3s4p P 3s4s S 1 1 1 → 0 ----(15 分) 4.解:： (1) ()  =       a − 4 2 2 4 sin a = (rm )min ( ) ( )    =         − rm min sin 4 2 2 4 (4 分) =             =  − 40 4 1 2 16 10 2 4 3 . fm2/sr=16b/sr(1 分) (2)  ( ) 2 π 90  = b (90 ) ( ) / 2 m min b = r 

=34×(9 =13×103 fm2=13b(1分) --(10分) >

7 ( ) 2 min 2 π       = m r  (4 分) =       314  =  40 2 13 10 2 3 . . fm2=13b(1 分) ----(10 分)