原子物理期末试卷(2010.6).doc

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1、浙江大学2009–2010学年二学期《原子物理学》课程期末考试试卷(附有本人吐槽)请考生仔细阅读以下注意事项：1.诚信考试，沉着应考，杜绝违纪。2.开课学院：__理学院_3.考试形式：闭卷，允许带___笔__入场4.考试日期：2010年6月30日,考试时间：120分钟考生姓名：学号：所属院系：_题序一二三四五六七八总分得分评卷人一．填充题1．原子的直径大约为数量级；原子核的直径大约为数量级；原子核的质量大约是原子总质量的。2．原子的外层电子之间的跃迁所放出的光子能量约为eV数量级；俄歇电子能量约为keV数量级；内变换电子的能量约为MeV数量级。3．炼钢炉火焰的辐射可近似看成黑体辐射。设原

2、炉温为T0，若将炉温增至，则其总辐射本领是原来值的16倍。4．按照泡利不相容原理，在原子的4s，4p，4d以及4f四个支壳层中总共可以填充32颗电子。65．处于状态2D5/2的La原子束在横向非均匀磁场中分裂成10束，La原子的轨道角动量为，自旋角动量为，总角动量为，总磁矩为。二．简答题1．用铁锤可击碎岩石。试用原子间结合能的概念解释这一现象。答：铁原子间的结合能比岩石间的大，因而原子结合更紧密。2．原子光谱的精细结构和超精细结构分别是如何引起的？答：精细结构：自旋-轨道耦合超精细结构：磁偶极超精细相互作用，核自旋、磁矩和电四极矩。3．一块纯铁，在室温下不发光；将其加温至8000C左右它

3、开始发红光；加热至12000C以上时，它便发出耀眼的白光。请用玻尔理论解释这一现象。答：铁的外层电子受激发跃迁回基态时会辐射能量。当加热温度较低，激发到的能态不高，发的辐射频率低；当加热温度较高，激发态也高，发的辐射频率就高，所以800度发红江，1200度发白光。4．试描述康普顿效应的实验过程和物理机理。答：电子散射，X射线波长变长。5．在原子核物理中，β衰变有哪三种形式？其物理过程有何不同？答：，，轨道电子俘获（EC）。三．计算题(任意选做7题)1．铍原子基态的电子组态是2s2s，6若其中有一颗电子被激发到3p态，按L-S耦合法则可形成哪些原子态？写出有关的原子态符号。从这些原子态向低

4、能态跃迁时可产生几条光谱线？画出相应的能级跃迁图。2．电子偶素是由一颗正电子和一颗电子所组成的束缚系统。正电子除了带电量为+e外，其余性质和电子完全一样。试求：（1）电子偶素的第一玻尔轨道半径；（2）电子偶素的电离能；（3）电子偶素与氢原子的里德堡常数之比值。3．利用LS耦合和泡利原理，确定硼(Z=5)和氟(Z=9)原子的基态。64．在康普顿散射实验中，用钼靶X射线管产生的特征线Kα（波长为0.0709nm）被石墨散射，若散射角从00变化至1350，试计算散射X射线波长的变化范围。(电子的康普顿波长λe=0.00243nm)5．在某磁场作用下，钠原子的32P1/2能级分裂后的能量差为2.

5、5×10-4电子伏。试求钠原子的5895.93Å(32P1/2→32S1/2)谱线在该磁场中分裂成几条?每条谱线的波长是多少?是否属于正常塞曼效应？画出相应的能级跃迁图。66．在人体的血液中注入放射性同位素24Na（T1/2=15小时）的液体，它的放射性强度为2000粒子/秒。经过5小时后，取出1立方厘米的血液，测得其放射性强度为16粒子/分。（1）试估算人体中血液的体积；（2）类似方法还有哪些用途？请举例说明。7．210Po核从基态开始衰变，并伴随发射两组α粒子，其中一组α粒子的能量为Eα1=5.30MeV，另一组α粒子的能量为Eα2=4.50MeV。试计算子核由激发态回到基态时放出γ

6、光子的能量。68．47V既可以发生β+衰变，也可发生K俘获。已知β+的最大能量为1.89MeV，试求K俘获过程中放出的中微子的能量Ev。6