原子物理学2008-B卷答案.doc

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1、B卷2007—2008学年第二学期《原子物理学》期末试卷评分标准及标准答案专业班级姓名学号开课系室应用物理系考试日期2008年6月14日7：30-9：30题号一二三总分得分阅卷人复核人一、填空题（每空1分，共30分）1．在哲学上，关于物质是否无限可分存在两种对立的观点，我国古代的公孙龙主张物质可以无限可分，古希腊物理学家德谟克利特主张物质不可无限可分。2．电子的发现者是J.J.汤姆孙、中子的发现者是查德威克，放射行现象德发现者是贝克勒尔，X射线的发现者是伦琴。3．玻尔的氢原子理论是分三步完成的（三步曲），分别为经典轨道加定态条件、频率条件、角

2、动量量子化。4．史特恩－盖拉赫实验证明了空间量子化的事实、电子自旋假设正确，、旋磁距数值正确，。5．产生激光的必要条件是粒子数反转分布；光的三个主要特征是方向性好、单色性好、光强大。6．相对于氢原子，碱金属原子的能级出现分裂，定性的讲主要是由两种效应所导致，分别为轨道贯穿、原子实极化。7.X射线管发射的谱线由连续谱和特征谱两部分构成。它们产生的机制分别是轫致辐射和电子内壳层的跃迁。8．具有相同德布罗意波长的电子和质子，其动量之比为1：1，动能之比为1836：1。9．按照原子的量子化理论，原子可以通过自发辐射、受激辐射两种辐射方式发光，而激光是

3、由受激辐射方式产生的。10．根据量子力学理论，氢原子中的电子，当其主量子数时，其轨道磁距的可能取值为0、、。二、选择题（共10小题，每题3分，共30分）：1．（3分）动能为100ev的电子，其德布罗意波长为：（C）(A)（B）（C）（D）2．（3分）在原子的k壳层中，电子可能具有的四个量子数（1）（2）（3）（4）以上四种取值中，那些是正确的：（C）A只有（1）、（3）是正确的B只有2、4是正确的C只有（2）、（3）是正确的D全部是正确的3．（3分）下列哪个符号所要代表的状态实际上并不存在：（D）(A)(B)(C)(D)4．（3分）按照玻尔氢

4、原子理论，对于氢原子和两次电离的，它们的第一玻尔半径之比，电子在第一轨道上运动时的速度之比，相应的角动量之比，基态能量之比分别为：（B）(A)(B)(C)(D)5．（3分）某原子处于原子态，则此时其朗德因子的数值为：（D）(A)(B)(C)(D)6．（3分）不考虑精细结构，则氢原子的赖曼系中，波长最长的谱线和波长最短的谱线的波长之比为：（B）(A)(B)(C)(D)7．（3分）由氦原子单一态跃迁产生的谱线，将在外磁场中发生分裂，在垂直于磁场方向观察，可观察到分裂为条谱线：（A）(A)3条(B)4条(C)5条(D)6条8．（3分）的粒子与金核发

5、生碰撞时的最小距离为：（B）(A)(B)(C)(D)9．（3分）在康普顿实验中，如果入射光子的能量为，则反冲电子能够得到的最大能量为：（A）(A)，(B)（C），（D）10．（3分）利用放射性元素的衰变规律，可以估算地球的年龄。例如，已知和的半衰期分别为和，假定地球形成时，地球上的和的含量近乎相等，目前在天然铀当中的含量占99.3％,而仅占0.72%,由此估计的地球年龄为：（C）(A)(B)(C)(D)三、计算题（共4题，每题10分，共40分）（注意写出解题步骤）1．（10分）是一种基本粒子，除静止质量为电子质量的207倍外，其余性质与电子都

6、一样，当它运动速度较慢时，被质子俘获，形成子原子，试计算：（1）子原子的第一玻尔轨道半径。（5分）（2）子原子赖曼线系中的最短波长。（5分）解：（1）玻尔氢原子轨道半径的公式是：，————————――――――――――――1分由于子和质子的质量接近，故需要对质量进行修正，――――――――――——―――――――1分所以，其第一玻尔轨道半径――――――――――――――――――——―――――2分――――――――――———————1分（2）有里德伯方程：――――――――――――――――――――————――－1分可知，当时对应着其赖曼系的最短波长，所以有

7、，――――――——2分所以，―――――――――――――――————―－2分2.（10分）氦原子的两个电子分别都被激发到2p和2p状态，则按照耦合，该电子组态可以组成那些原子态？（注意写出过程）解：由题意可知，氦原子两电子的电子组态为2p2p，两个电子的轨道量子数分别为，，按照耦合，则体系总的轨道角动量量子数,―――――――――――－1分两个电子的自旋角动量量子数分别为：按照耦合，则体系总的自旋角动量量子数可以有两个值：和――――————————————————————―1分当，时，体系总的角动量量子数,此时形成原子态当，时，体系总的角动量量子

8、数有三个值,此时形成原子态当，时，体系总的角动量量子数有三个值，此时形成原子态当，时，体系总的角动量量子数，此时形成原子态当，时，体系总的角动量量子数，此时形成原子