原子物理复习试卷2

原子物理期末考试试卷

一．选择题(共12题, 共有36分 ) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 D C B A D C B A A D D D

1.氢原子分别处于32D3/2 , 32P3/2 和 32P1/2 状态,这些状态对应的能级是否相同(不考虑兰姆位移)? [D ]

A. 都不同; B. 32P3/2 和32P1/2 相同; C. 都相同; D. 32D3/2 和32P3/2 相同。

2. 下图表示从基态起汞原子可能的某些能级（以eV

能量（eV）为单位），总能量为9eV的自由电子与处于基态的汞原子碰

0撞，碰撞之后电子所具有的能量（以eV为单位）可能值是-1.6-3.7什么？（允许忽略汞原子动量的变化）。[ C ]

A. 0.2, 1.4, 4.1； B. 2.3, 3.5, 4.1； -5.5C. 0.2, 2.3, 4.1； D. 1.4, 0.2, 3.5。 基态-10.4 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：[ B]

A. 2P1/2； B. 2P3/2； C. 4P1/2； D. 4P3/2。

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] 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。

J0,1(00除外）5.LS耦合中关于J的选择定则为，其中00除外的原因是由于：[ D]

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。 6.在LS耦合下，两个等价p电子能形成的原子态是：[ C] A. 1D，3D； B. 1P，1D，3P，3D； C. 1D，3P，1S； D. 1D，3D，1P，3P，1S，3S。 7.处于L=3, S=2原子态的原子,其总角动量量子数J的可能取值为:[ B] A. 3, 2,1; B. 5, 4, 3, 2, 1;

C. 6, 5, 4, 3; D. 5/2, 4/2, 3/2, 2/2, 1/2。

8.已知氢原子中的电子在n = 1的轨道上运动形成的电流约为1毫安。则单电子在n = 3的轨道上绕Li核(Z = 3)旋转时，电子所形成的电流约等于：[ A] A. 0.3毫安; B. 1毫安; C. 3毫安; D. 9毫安。

9.朗德因子g的应用范围是 :[ A]

A. 弱外磁场中的正、反常塞曼效应； B. 弱外磁场中的正常塞曼效应;

C. 对弱、强外磁场均成立, 但取值不同;

D. 弱外磁场中的正常塞曼效应和帕邢-巴克效应。

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10.碱金属原子的光谱项为：[ D]

A. T = R/n2 ; B. T = Z2R/n2 ; C. T = R/n* ; D. T = Z*2R/n2 。

11.卢瑟福由粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是：[ D] A. 普朗克能量子假设; B. 爱因斯坦的光量子假设; C. 狭义相对论; D. 经典理论。

12.若原子处于1D2和2S1/2状态, 它们的朗德因子g的值分别为： [ D] A. 1和2/3 ; B. 2和2/3 ; C. 1和4/3 ; D. 1和2 。

二．填空题(共6题, 共有32分 )

1.如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数——n,l,s,ml,ms——————————表示，轨道角动量确定后, 能级的简并度为 2(2l+1) 。

2.氦原子的能级有两套，一套是 单 重的，一套是 三 重的，从而产生的光谱应有 套。历史上曾认为有两种氦，对应于前者的称 仲 氦，对应于后者的称 正 氦。

3.某原子的两个价电子处于2s2p组态，按LS耦合可构成的原子态个数为 4 个，总角动量量子数 J的值分别为 2，1，0；1 ；按jj耦合可形成的原子态个数为 4 个，J的值分别为 2，1；1，0. 。

4.三次电离铍(Z=4)的第一玻尔轨道半径为 a0/4 =0.132A ，在该轨道上电子的线速度为 4C/137 。

5.一原子质量单位定义为 12C 原子质量的 1/12 。

6.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 10.2 eV。

三．计算题(共4题, 共有32分 )

1.在斯特恩－盖拉赫实验中，极不均匀

 z D d xBz10. T/cmz的横向磁场梯度为，磁极的纵向长度d=10cm, 磁极中心到屏的长度

D=30cm(如图所示), 使用的原子束是处于基态3P2的氧原子，原子的动能Ek=20 meV, 试求屏上线束边缘成分之间的距离。

2. 动能为5.00MeV的粒子被金核以90散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多大？

若金箔厚1.0m，则入射粒子束以大于90散射（称为背散射）的粒子数是全部入射粒

子的百分之几？（已知：金原子的原子序数为Z79;原子量为A197；密度为

3. 正电子与电子相遇可形成一类氢结构的电子偶素。已知正电子与电子的质量相等，电量相等但符号相反。假设玻尔的氢原子理论对电子偶素适用，试计算其基态的能量与第一玻尔轨道半径（略去体系的整体运动）。

4. 钾原子的价电子从第一激发态向基态跃迁时，产生两条精细结构谱线，其波长分别

2222766.4nm(4P4S)769.9nm(4P4S1/2)。3/21/21/2为和现将该原子置于磁场B中（设

1.89107g/m3)

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为弱场），使与此两精细结构谱线有关的能级进一步分裂。试计算各能级分裂大小，并绘出分裂后的能级图。

1.解:：氧原子的基态3P2,  S=1, J2, M1, 2, 0;

3S(S1)L(L1)31(11)1(11)3 g

22J(J1)222(21)2BBzz FMg, zzBzz设原子束在磁场时的方向为x轴正向

121Fzdzat, 原子束在磁场出口的偏离为： 122mvdzdzdtFd与x轴的夹角为： tg＝z2,

dxdtdxmv2屏上两边缘线束之间的距离为： ddDBz z=2z=2z1+(D-)tgMgB2Ekz =22.

30.100.305.7881051.01022.6 (cm)220103

解:(1)直接根据库仑散射公式可得

bactg12Ze22

e2Zctgctg240Ek240Ek2279ctg4522.8fm5MeV根据碰撞参数b与散射角的关系,可知当>90°时,b()Nntb2NAtb29.4105M 3.解:：E1112c , me 221112E1mec136.eV68.eV (4分)

222mmr1ea0ea0529.102nm (4分)

2me4.解：对于2P3/2能级,L=1,S=1/2,J=3/2,M2=3/2,1/2,-1/2,-3/2; g2=4/3,裂距E=g2BB=4BB/3 对于2P1/2能级,L=1,S=1/2,J=1/2,M’2=1/2,-1/2; g’2=2/3，裂距E=2BB/3 对于2S1/2能级,L=0,S=1/2,J=1/2,M2=3/2,1/2,-1/2,-3/2;g1=2; 裂距E=2BB

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