皖西学院 试卷习题 近代物理期末考试试卷2_原子物理学

皖西学院近代物理期末考试试卷2 共100分) 姓名：学号：成锁： 一，选择题（共10题，共有30分，每题为3分） 1原始的斯特思一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正明的是： 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： 且角动量空间取向量子化不成立。 2在X→Y+He衰变过程中，衰变能山与粒子动能E的关系是： =名合=E A. c56z合n6-或 c 3用波数为0的单色光去班射透明物体，并在与入射方向成直角的方向上观察散侧 光，发观酸射光中除了原来的波数70之外，还有了0±了1的新波数出现，其中了1与： A入射光被数的一次方有关：且入射光波数的平方有关： C胜射物性质有关：D.散射物性顺无关。 4利用真塞莱定律，试波长0935m的人▣线是属于爆种元素所产生的？ A1(Z-13)；且.Fe(Z-26)；C.Ni(2-28)：D.Zn(2-30). 点我们说可以用描写碱金属原子中价电子的量子数”，人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志：B内壳层某个电子的状老 C最外壳层价电子的状态：D.术壳层电子的状态。 6原子嚣壳层的半径与其原子序数2之间的大致关系为： A与Z成正比： B,与乙成反比 C与2成正比： D.与Z2成反比. 7.某原子处在B-0.8特斯拉的磁场中，当微波发生器的顿率调到1.68×1010侧x时，观 察到顺感共振。该星子此时所处状志的朗德因子值为如 人3/2：且2 C1:.4/5. &在®.)型楼反应中，若中间被为N,则此反应中的无核与生成楼分别为：

1 皖西学院近代物理期末考试试卷 2 (共 100 分) 姓名:_________学号:_________成绩:_________ 一．选择题(共 10 题,共有 30 分,每题为 3 分) 1.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。 2.在 Z A Z A X→ − Y+ He − 2 4 2 4 衰变过程中，衰变能 Ed 与 粒子动能 E 的关系是： A． E E A A d = −  ( ) 4 ;B. E E A A d = −  ( ) 4 ; C. E E A Z d = −  ( ) 2 ;D. E E Z A d = −  ( ) 2 。 3.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。 4.利用莫塞莱定律，试求波长 0.1935nm 的 K 线是属于哪种元素所产生的？ A. Al （Z=13）；B. Fe （Z=26）；C. Ni （Z=28）；D. Zn （Z=30）。 5.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。 6.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 Z2 成正比； D.与 Z2 成反比。 7.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。 8.在(p,n)型核反应中,若中间核为 7 15 N ,则此反应中的靶核与生成核分别为:

LB和C:RC和片N:C.C和gB:DC和号N. 9+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。 1Q,密立根是通过以下方法米测定电子电荷的 人测量电子束在电场和磁场中的偏转： B利用或尔避云室，测定过饱和蒸汽雾滴的数目和总电量： C测量极小带电油滴在重力、空气浮力和阻力以及已知电场作用下运动时的收尾速率： 几采用电解方法测量电解一定量物质所需要的电量。 二.填空题（共8题，共有32分》 1,处于基态42公1/2的钾凰子在=0.500T的蜀磁场中，可分夏为个能级，相邹能级间隔 为（三位有效数字）。 2原子有效磁矩与原子总磁矩的关系是 3泡利不相容原理可表述 为： 一—一，它只对 子适用，而对 子不适用。 4氯原子的激发态常常是其中的一个电子被激发，另一个电子仍面在1s态，这种情况 下，电偶极跃迁的选择定则可简化为丛=，A)·, 5里原子(=3)基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量的为Y(仅需两位有效 数字)· 6同核双原子分子一般是分子，异核双原子分子一般是分子。 工.无反冲的了射战共板吸收是首先发现的。所以称为效应。 &氯化钠组成立方品体，钠和氯离子沿x,,器三个轴交错占据位置，已知钠和氯的原子 量分别为2299和3点6，氯化销的密度为2,2×10g,·一3，则相邹离子的间隔为： 为 三.计算题（共4题，共有38分） 1.给出电子态1s22s2253pl在L-5属合下形成的所有的原子态，并用相应的原子态符 号表示之。 2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，画出相应的能领图（三重态为正常次序）及可能的光诺跃迁。 2

2 A. 5 10B 和 6 13C ;B. 6 14C 和 7 14 N ;C. 6 14C 和 5 10B ;D. 6 13C 和 7 14 N 。 9.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。 10.密立根是通过以下方法来测定电子电荷的： A.测量电子束在电场和磁场中的偏转; B.利用威尔逊云室,测定过饱和蒸汽雾滴的数目和总电量; C.测量极小带电油滴在重力、空气浮力和阻力以及已知电场作用下运动时的收尾速率; D.采用电解方法测量电解一定量物质所需要的电量。 二．填空题(共 8 题,共有 32 分) 1.处于基态 42S1/2 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）。 2.原子有效磁矩与原子总磁矩的关系是__________________________________。 3.泡利不相容原理可表述 为：————————————————————————————————————— ——————————————————————————————————————— ————，它只对________子适用，而对____________子不适用。 4.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 = 。 5.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）。 6.同核双原子分子一般是分子，异核双原子分子一般是分子。 7.无反冲的  射线共振吸收是首先发现的，所以称为效应。 8.氯化钠组成立方晶体，钠和氯离子沿 x,y,z 三个轴交错占据位置，已知钠和氯的原子 量分别为 22.99 和 35.46,氯化钠的密度为 2.2  103kg.·m-3,则相邻离子的间隔为： 为_______________。 三．计算题(共 4 题,共有 38 分) 1.给出电子态 1s22s22p53p1 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。 2.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

3与银的单品表面平行的原子层间更为0.20388n鼻，试计算对被长为Q17892n的x射 线发生则的布拉格角，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策为多少？ 4为了将一次电离的氯离子激发到第二激发态，用一快速电子与氯离子相醒撞，试求电 子的最小速度（设氢离子原先静止并处于基态》， 常数表 普朗克常数h-6.626x10-34Js-4.136x10-15cYs里德堡常数R-1.097×107r1 基本电荷e-1.602x10-19℃阿伏如德罗常数M-6022×1023a1-1 复合常数hc=1240eV.nm破耳兹曼常数k=l.380x10-23JK-1-8.617x10-5VK-1 电子质量e=9.11x10-31kg=0.511Mev/c2质子质量p=1.67×10-27g=938eY/c2 质子质量p-1.67x10-2kg-938eV/c2我尔愁子 B3.274×10-24J.T-1=5.788×10-5eY-T-1 玻尔半径a0=0529x10-10a原子质量单位=1.66×10-27kg=931Mev/e2 e 复合常数4=L.4和.m 皖西学院近代物理期末考试试卷答案 (共100分) 一，选释题（共10题，共有30分，每题为3分）

3 3.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? 4.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）。 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 10 题,共有 30 分,每题为 3 分)

1.c 2A 3C 4B 反A 6.B 7.A 提示： g=h如.6626x10-×168×10 =15 B 9274×10×08 8B 提示：2X4H→5N”→2Y+9n 15-42-7-16,这是C. X=15-1=14,2=7-作7，这是N, 故应选B. 9.C 10.C 二，填空题（共8题，共有32分） 1.2(1分)；0.927×10-23J或579×10-5eY(4分)， 一(5分) 2原子的有效磁矩是即子的总磁矩在总角动量方向上的授影。 ——(3分) &在同一原子中不能有两个或两个以上的电子处于同一状态（或：在月一原子中不能有 两个或两个以上的电子具有完全相同的%，人网，网四个量子数)3分)1费米1分)：骏色山 分)。 一(5分) 4.土1(1分)10。土1(0→0除外)(2分)。 ——(3分) 50,66 一(6分) 6非极性：极性。（每空1.5分） —一(3分) 4

4 1.C 2.A 3.C 4.B 5.A 6.B 7.A 提示： g h B = =      = − −   B 6 626 10 168 10 9 274 10 08 15 34 10 24 . . . . . 8.B 提示： Z AX 1H N Y n 1 7 15 * Z A ' ' + → → +1 0 A=15-1=14,Z=7-1=6,这是 6 14C 。 A'=15-1=14,Z'=7-0=7,这是 7 14 N 。 故应选 B。 9.C 10.C 二．填空题(共 8 题,共有 32 分) 1.2（1 分）；0.927  10-23J 或 5.79  10-5eV(4 分)。 ----(5 分) 2.原子的有效磁矩是原子的总磁矩在总角动量方向上的投影。 ----(3 分) 3.在同一原子中不能有两个或两个以上的电子处于同一状态（或：在同一原子中不能有 两个或两个以上的电子具有完全相同的 n l ml ms , , , 四个量子数）(3 分)；费米(1 分);玻色(1 分)。 ----(5 分) 4.  1（1 分）；0，  1（0 → 0 除外）（2 分）。 ----(3 分) 5.0.66 ----(5 分) 6.非极性；极性。（每空 1.5 分） ----(3 分)

7.程斯保尔(1.5分)：称斯堡尔效应 (1.5分). —(3分) &2.8×10-10米. —(5分) 三.计算题（共4题，共有38分） 1.解： 由于25与2p1互补，故1s22s22即5形成的请项与1s22s22p1是相同的.所以题中的电 子组老转化为1s22s22p1301,5分) 原子态由2pl3p1决定，11-12-l,s1-s2-1/2,在1-5糯合下有：L-2,1,0:S=1.0: 可形成的原子态为 3s1,3P2,1,0,303,2,1,150,1P1,1D2(5分) 一(10分) 4sSs 多 p 4sip dsis 2解： 可能的原子布(3分) 4s4s: 4sip:PP 45s:5,s 修缓跃迁图(5分)》 -(8分) 3解： 利用布拉格条件，可得 4A岸×0,17892 sin02d2×020388 =0.43879m. (4分) 可取-1,2，于是有4=262和%=621 (2分) d 对上式取微分，可得：c0s002d (2分) 5

5 7.穆斯堡尔 (1.5 分)；穆斯堡尔效应 (1.5 分)。 ----(3 分) 8.2.8  10-10 米。 ----(5 分) 三．计算题(共 4 题,共有 38 分) 1.解:: 由于 2p5 与 2p1 互补，故 1s22s22p5 形成的谱项与 1s22s22p1 是相同的,所以题中的电 子组态转化为 1s22s22p13p1。(5 分) 原子态由 2p13p1 决定，l1=l2=1,s1=s2=1/2,在 L-S 耦合下有：L＝2,1,0;S＝1,0; 可形成的原子态为 3S1,3P2,1,0,3D3,2,1，1S0，1P1，1D2(5 分) ----(10 分) 4s5s 4s4p 4s4s 1 S0 1 S0 3 S1 3 P0 3 P1 3 P2 1 P1 2.解:： 可能的原子态（3 分） 4s4s： 1 S0 ； 4s4p： 1 P1、 3 P2,1,0 ； 4s5s： 1 S0 ， 3 S1 能级跃迁图（5 分） ----(8 分) 3.解:: 利用布拉格条件,可得 sin= n d n n  2 0 17892 2 0 20388 = 0 43879   = . . . . (4 分) 可取 n=1,2,于是有 1 = 26 2 o " 和 2 = 61 21 o " . (2 分) 对上式取微分,可得:cosd= . 2 d d n  (2 分)

”=知0 da 在将2d2代入上式，即得：de=tan02 2分】 dA 技思意，要求波长最后一位数字精确，即要求万 。2x10-5 因此测量阳的精确度分别为004和0.13.2分) ——(12分) 4解： △E-ehcZ2[1/12-1/32]-136×4×8/9-48.36eY(3分) 当Ek之AE时，其中k=2e2,能使He+微发到第二激发态2分】 Ya1n=(24正/m)1/2=(2×48.36/(0.511×106)1/2×3×108=4.13×100es-1(3分) —一(8分)

6 在将  sin  2 = d n 代入上式,即得：d=tan . d   (2 分) 按题意,要求波长最后一位数字精确,即要求 d    − 2 10 5 因此测量的精确度分别为 " 0.04 和 0.13 . " (2 分) ----(12 分) 4.解:： E =RHehcZ2[1/12−1/32]=13.6  4  8/9=48.36eV(3 分) 当 Ek  E 时,其中 Ek= 1 2 meV2,能使 He+激发到第二激发态(2 分) Vmin=(2 E /me)1/2=(2  48.36/(0.511  106))1/2  3  108=4.13  106ms-1(3 分) ----(8 分)