近代物理試卷整合20131共5份

1、試卷一一、填空題（30分）1原子核外最外層的電子稱為_，其余的電子與原子核結(jié)成一個鞏固的集團(tuán)稱為_。2玻爾原子理論的三個基本假設(shè)是:_、_ 、_。3X射線標(biāo)識譜躍遷選擇定則為：_、_。4. 不確定關(guān)系的表述xpx_，tE_。5. 產(chǎn)生X射線的條件：_。6原子的3d次殼層一共可以填充_個電子。7每個主殼層最多填充_個電子。8史特恩蓋拉赫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氫原子在磁場中只有兩個取向，這有力地證明了原子在磁場中取向是_。9巴爾末線系是氫原子的核外電子從n=_到n=_躍遷發(fā)出的譜線。二選擇題（30分）1證明微觀粒子波動性的試驗(yàn)為：( )A 邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn) B戴維孫革末實(shí)驗(yàn)C康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn) D愛因斯坦光電

2、效應(yīng)實(shí)驗(yàn)2下列哪個原因?qū)е聣A金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)：( )A外磁場的影響 B 電子自旋軌道相互作用C軌道貫穿 D 原子實(shí)的極化3塞曼效應(yīng)是由下列哪個原因引起的（ ）A加入外磁場影響 B軌道運(yùn)動C自旋運(yùn)動 D原子實(shí)的極化4原子核由那種粒子組成的（ ）A質(zhì)子和中子 B中子和電子C夸克和中子 D電子與質(zhì)子5泡利原理指出電子的下列哪四個量子數(shù)為不能同時相同：( ) A n,l,j,m B n,l,ml, mLC n,l,j, ms D n,l, ms , ml6波函數(shù)必須滿足一些條件：A收斂，連續(xù) B單值，連續(xù)C單值，有限，連續(xù) D單值，歸一化，連續(xù)7根據(jù)玻爾理論，當(dāng)主量子數(shù)n增大時，電子能量將：(

3、)A 增大 B 減小 C不變 D不能確定8盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說的根據(jù)是：應(yīng)用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)粒子：（ ）A 全部穿過發(fā)生很小偏轉(zhuǎn)B 絕大數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回，只有少數(shù)被穿過C 絕大多數(shù)粒子穿過，只有少數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，甚至極少被彈回D 全部發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)9X射線是由（ ）電子之間躍遷產(chǎn)生的。A 內(nèi)層 B 外層 C內(nèi)層與外層 D不能確定10下列物體哪個是黑體：( )A 不輻射可見光的物體B 不輻射任何光線的物體C 不能反射可見光的物體D 在任何的溫度下，對任何波長的電磁波都完全吸收而無反射的物體11關(guān)于德布羅意假設(shè)說法正確的是（ ）A 任何物質(zhì)都有波動和粒子性B 波長短的輻射有

4、粒子性C 波長長的輻射有粒子性D 宏觀物體無波動性12兩個電子的軌道角動量量子數(shù)分別為l1=2,l2=2，則其總的軌道角動量量子數(shù)可取數(shù)值為：( )A 0,1,2,3 B 0,1,2,3,4,5 C 0,1,2,3,4 D 2,3,4,513.塞曼效應(yīng)中垂直于磁場方向觀測可以看到（ ）A，線 B線 C線 D觀測不到任何線14.夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)證明: ( )A 原子核是由原子和中子構(gòu)成的B 原子是穩(wěn)定的系統(tǒng)C 原子受到激發(fā)后處于各種能量一定的狀態(tài)，且這些狀態(tài)不連續(xù)D 原子核可以被分裂15.史特恩蓋拉赫實(shí)驗(yàn)指出：( )A 電子的波動性 B 原子能量的量子化C 原子磁矩的空間量子化 D 原子核由核子

5、構(gòu)成三計(jì)算題（40分）1（1）電子偶素是由一個正電子和一個負(fù)電子組成的束縛系統(tǒng)，試求出：基態(tài)電子的電離能（漢班）（2）已知Li原子光譜主線系最長波長為6707,輔線系系線波長3519。求Li原子的第一激發(fā)能和電離能。2.（1）鋅原子（Z=20）的最外層電子基態(tài)電子組態(tài)4s4s，當(dāng)中一個電子被激發(fā)到4p態(tài)，求出LS耦合情況下兩種電子組態(tài)的原子態(tài)，畫出躍遷能級圖。（漢班）（2）Li原子基態(tài)項(xiàng)為2S.當(dāng)把Li原子激發(fā)到3P態(tài)后，問當(dāng)Li原子從3P激發(fā)向低能級躍遷時產(chǎn)生哪些譜線（不考慮精細(xì)結(jié)構(gòu)）？3. 電子組態(tài)為pd的電子有較強(qiáng)的自旋軌道作用，導(dǎo)致j-j耦合，求出總角動量的可能值。若采用L-S耦合，則

6、總角動量又如何？請總結(jié)結(jié)論。4. (1)鈉原子3p3S躍遷的精細(xì)結(jié)構(gòu)為兩條，波長為1和2，試求出原子原能級2P3/2在磁場中分裂后最低能級與2P1/2分裂后的最高能級相合并時所需要的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.(漢班)(2)氦原子一條譜線()在磁場中分裂為幾條光譜線，MJ值分別為多少?作出躍遷能級圖。答案一、填空題：1.價電子，原子實(shí)2.定態(tài)理論頻率法則，對應(yīng)原理3L=0,J=0，±1，4./2, /2,5.內(nèi)層電子產(chǎn)生空位6.10，7 2n2 ,8 量子化 9 2，1二選擇題1B2B3A4A5D6C7A8C9A10D11A12C13A14C15C三計(jì)算題1（1）E=hcT=0.5×13

7、.6=6.8eV3分(2) 第一激發(fā)電能： 3分電離能：4分2（1）4s4s 4s4p , ,3分，3分（2）產(chǎn)生：3p2s 3s2p4分3L-S耦合L=3,2,1 S=0,1 J=3,2,1;4,3,2;3,2,1;2,1,03分j-j耦合 j1=1/2,3/2;j2=3/2,5/2;J=3,2,1;4,3,2;3,2,1;2,1,03分j-j耦合與L-S耦合總角動量值相同。4分M4（1）3分3分（2）三條4分2007年近代物理學(xué)試卷 一、名詞解釋：（共10分，每小題2分）1平均結(jié)合能：2電子自旋：3聚 變：4內(nèi) 變 換：5原子實(shí)模型：二、填空（12分，每空0。5分）1原子能反應(yīng)堆是 裝置。

8、2巴爾末線系的波數(shù)表達(dá)式為 。3氫原子的基態(tài)能量為 ，電離能量為 。4波爾第一軌道半徑為a1，則二次電離的鋰離子的第二軌道半徑為 。5某種核的半衰期是10分種,這種核素的原子經(jīng)過50分種之后仍存在的幾率是 。6 實(shí)驗(yàn)，證明了電子具有波動性。7普朗克提出的量子假說，解決了經(jīng)典物理在 問題上所遇到的困難。8測不準(zhǔn)關(guān)系式為： 。9盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了原子結(jié)構(gòu)的“ ”模型。10原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)是由于 相互作用引起的。11堿金屬原子的價電子處于n=3,l=1,其精細(xì)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)符號應(yīng)為 ， 。12X射線譜分為 和 。13我們學(xué)過的原子核結(jié)構(gòu)模型有 ， ， 。14衰變能譜是分立的，由此可以

9、推斷，原子核內(nèi)存在 。15中子磁矩不為零，說明中子 。16核力的主要性質(zhì) ， ， ， 。三、選擇題：（38分，每題2分）1微觀粒子的狀態(tài)用波函數(shù)表示，對波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋是：（D ）A.表示微觀粒子在時刻的坐標(biāo)位置；B.表示時刻，坐標(biāo)處物質(zhì)波的強(qiáng)度；C.表示時刻，坐標(biāo)處物質(zhì)波的振幅；D.表示微觀粒子時刻在處單位體積中出現(xiàn)的幾率。2單個d電子的總角動量數(shù)可能值為：（D ） A.2,3 B.3,4 C.5/2 ,7/2 D.3/2,5/23對于反常塞曼效應(yīng)正確的描述應(yīng)該是:（C ） A.堿金屬原子譜線在磁場中有可能發(fā)生反常塞曼效應(yīng),也有可能發(fā)生正常塞曼效應(yīng) B.氦原子光譜在磁場中只能發(fā)生反常塞曼效應(yīng)

10、 C.反常塞曼效應(yīng)也可能象正常塞曼效應(yīng)那樣譜線分裂成三條 D.發(fā)生反常塞曼效應(yīng)時,任何方向都可以同時觀察到線和線4原子發(fā)射倫琴射線標(biāo)識譜的條件是:（C ） A.原子外層電子被激發(fā) B.原子外層電子被電離 C.原子內(nèi)層電子被移走 D.原子中電子的自旋軌道作用很強(qiáng)5發(fā)生+衰變的條件是:（D ）A. M（A，Z）M（A，Z-1）+me B. M（A，Z）M（A，Z+1）+2me C. M（A，Z）M（A，Z-1） D. M（A，Z）M（A，Z-1）+2me 6. 氘核每個核子的平均結(jié)合能為1.11M,氦核每個核子的平均結(jié)合能為7.07 M,由兩個氘核合成一個氦核時(A ) A.放出能量23.84 M

11、 B.吸收23.84 MC.放出能量26.06 M D.吸收5.96 M7. 光子的波長與電子的波長都為5.0×10-10 m，光子的動能與電子的動能之比是（B ）A.1 B. 4.12×102 C.8.5 ×10-6 D.2.3×1048一次電離的氦離子（He+）處于n=2的激發(fā)態(tài)，根據(jù)波爾理論，能量E為（C ）A. -3.4eV B. -6.8eV C. -13.6eV D. -27.2eV9由電子組態(tài)1s3d按LS耦合所組成的原子態(tài)應(yīng)該是（B ）A.1s3d3D3,2,1和1s3d1D2,1,0 B. 1s3d3D3,2,1和1s3d1D2C. 1

12、s3d3D3和1s3d1 D2,1,0 D. 1s3d3D和1s3d1D3,2,110某放射性核素的半衰期為2年，則經(jīng)8年衰變掉的核數(shù)目是尚存核數(shù)的（C ）A.5倍 B.10倍 C.15倍 D.20倍11夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)證明了（B ） A.原子內(nèi)部能量連續(xù)變化 B.原子內(nèi)存在能級C.原子有確定的大小 D.原子有核心12硫原子射線束，通過非均勻磁場時，在屏上得到的黑條數(shù)：（5 ）A.2 B.3 C.4 D.513核反應(yīng)截面雖有面積量綱，但同原子核的幾何截面是完全不同的物理量，二者相比（A ） A既可以大于，也可小于幾何截面 B一定小于幾何截面 一定大于幾何截面 和幾何截面同數(shù)量級，但數(shù)值不同14在

13、強(qiáng)外磁場中，原子的附加能量除正比于之外，同原子狀態(tài)有關(guān)的因子有：（D ） 朗德因子g和玻爾磁子 磁量子數(shù)朗德因子g 朗德因子g和磁量子數(shù)和 D磁量子數(shù)和15角動量空間取向量子化是指角動量空間一個方向（例如Z方向）上的取值是量子化的，它（D ） A只適用于是軌角動量 B只適用于自旋角動量 只適用于氫原子 適用于所有角動量16如果對堿金屬原子考慮軌道和自旋運(yùn)動，但不考慮軌道自旋耦合，其狀態(tài)應(yīng)用哪幾個量子描述(D)Al,m l,ms,j B.n,l,s,j,mj C.n,l, ml,ms,j D.n,l,s, ml,ms,17衰變過程中，粒子的動能為E，粒子質(zhì)量為，反沖核質(zhì)量為，則衰變能和粒子動能的

14、關(guān)系為：(A ) A. B. C. D.18即參與強(qiáng)相互作用，又參與電磁和弱相互作用的粒子只有 (A)A.強(qiáng)子 B.重子和規(guī)范粒 C.介子和輕子 D.介子和規(guī)范粒子 19對波函數(shù)的下列表述，其中不正確的是：（D ）A 波函數(shù)是對幾率密度的一種描述；B 波函數(shù)是對粒子統(tǒng)一行為的一種描述；C 波函數(shù)必須是有限、連續(xù)、單元值的；D 由于在整個空間找到粒子的幾率為1，因而波函數(shù)的絕對值不能大于1；四、計(jì)算題：（40分，每題10分）1. 試求中子分別與16O，17O核作用時發(fā)生（n,2n）反應(yīng)的閾能E1和E2，并解釋兩個閾能值的巨大差別。己知15O，16O，17O的結(jié)合能分別為111.95MeV，127

15、.61MeV和131.76MeV。2Na的基態(tài)為3S，已知其共振線波長為5893 Å，漫線系第一條線的波長為8193 Å，基線系第一條線的波長為18459 Å，主線系的系限波長為2413 Å。試求3S、3P、3D、4F各譜項(xiàng)的項(xiàng)值。 3若有下列譜項(xiàng)：2S1/2，1P1，3D2及1F3試闡明：（1）弱磁場中哪些譜項(xiàng)的磁能級成分之間的間隔有最大值；（2）對于哪些譜項(xiàng)，相應(yīng)的有效磁矩能夠按如下的公式計(jì)算： 。 鈉原子的基態(tài)為3s，試問鈉原子從3D激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，可以產(chǎn)生幾條譜線，分兩種情況：不考慮精細(xì)結(jié)構(gòu) 考慮精細(xì)結(jié)構(gòu)，畫出能級躍遷示意圖，說明之。答案

16、：一、名詞解釋：（共10分，每小題2分）1平均結(jié)合能：原子核中平均每個核子的結(jié)合能稱平均結(jié)合能。2電子自旋：電子具有固有的角動量和固有磁矩的特征。3聚 變：輕原子核聚變合成較重的核。4內(nèi) 變 換：原子核由一個激發(fā)能級向一個較低能級躍遷時放出能量，使電子放出5原子實(shí)模型：堿金屬原子中，除價電子外其余內(nèi)層電子和原子核組成的整體稱為原子實(shí)模型。二、填空（12分，每空0。5分）1可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。2313.6ev, 13.6ev 456戴維遜革末 7光電效應(yīng)8 9核式10電子自旋和軌道運(yùn)動1112連續(xù)譜，標(biāo)識譜13液滴模型，原子核殼層模型，集體模型14能級15內(nèi)部有結(jié)構(gòu) 16力程短，與電核無關(guān)，具有飽和

17、性的交換力，非有心力的存在三、選擇題：（38分，每題2分）1D 2D 3C 4C 5. D 6.A 7.B 8.C 9.B10. C 11.B 12. D 13. A 14. D 15.D 16.D 17. A 18.A 19.D 四、計(jì)算題：（40分，每題10分）1 解： （2分） 對于 （2分） （1分） 對于 （2分） （1分）解釋：上面兩個反應(yīng)都為吸能反應(yīng)，兩個閾能值的巨大差別原因在于這兩個反應(yīng)的Q值差別大，而Q值的大小是與核的結(jié)合能有關(guān)的，是雙幻核較穩(wěn)定，由閾能值可看到的結(jié)合能大，從分離出一個中子的分離能大，所以它們（n,2n）反應(yīng)閾能大，從中分離出一個中子的分離能小，因此它的（n,

18、2n）反應(yīng)閾能就小。2 解：共振線，即主線系第一條譜線，其波數(shù)表示為 （1分）漫線系，即第一輔線系，其第一條譜線波數(shù)表示為基線系，即柏格曼線系，其第一條譜線波數(shù)表示為 （1分）主線系，線系限的波數(shù)表示為 由 得到：， ， ， 故 （2分） （2分） （2分） （2分）3 解：由 （2分）得2S1/2，1P1，3D2及1F3各譜項(xiàng)的g因子分別為 gs=2 , gp=1 , gD=7/6 , gF=1 （2分）（1）因?yàn)樽V項(xiàng)裂矩為，所以具有較大g因子的譜項(xiàng)磁裂矩最大，即2S1/2裂矩最大。 （2分） （2） （1分） 只有對于g=1 的譜項(xiàng)，才能寫成 （2分） 1P1及1F3的有效磁矩能寫成上式的

19、形式。 （1分）解：鈉原子從3D級發(fā)態(tài)向低能級躍遷時 不考慮精細(xì)結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生兩條譜線 （2分） 考慮精細(xì)結(jié)構(gòu)時可以產(chǎn)生5條譜線 （2分）3D3P3S能級躍遷示意圖：3D3P 3S （3分） （3分）近代物理B卷 常用物理常數(shù)：一. 填空題（每空1分，共20分）1.自然界的四種相互作用包括 、 、電磁相互作用和弱相互作用基本粒子按其相互作用可分為 、輕子和 2. 里德堡原子是指 其主要特點(diǎn)有： 3.盧瑟福提出核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)是 4. 電子自旋假設(shè)提出的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)有 、 、 和 5.分子的近紅外譜是由分子的 產(chǎn)生的6夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)證明了_ 7電子顯像管在20千伏的加速電壓下，產(chǎn)生的X射線的最短

20、波長是 nm8. 氫的巴耳末系的最長波長為 nm；氫的電離能是 eV 9電子耦素的里德堡常數(shù)是 10L = 1，S = 1/2，J = 1/2，其光譜項(xiàng)是 11. 和的質(zhì)量分別為.1.0078252u和1.0086654u,則 中每個核子的平均結(jié)合能 12. 某放射性核素的衰變常數(shù)為l，則其半衰期為 ，平均壽命為 二. 簡答題（每小題5分,共20分）1玻爾理論的成功之處和局限性及其原因2對應(yīng)原理3X射線標(biāo)識譜是如何產(chǎn)生的？4什么叫核力？核力具有哪些主要性質(zhì)？三.論證題(10分) 寫出氮7 N原子基態(tài)的電子組態(tài)，并利用 L-S 耦合確定基態(tài)光譜項(xiàng)四. 計(jì)算題 (每題10分,共50分)1K原子共振

21、線波長7665 Å，主線系的系限波長為2858 Å已知K原子的基態(tài)4S試求4S、4P譜項(xiàng)的量子數(shù)修正項(xiàng)S , P值各為多少？2鋰原子的基態(tài)是2S，當(dāng)處于3D 激發(fā)態(tài)的鋰原子向低能級躍遷時，可能產(chǎn)生幾條譜線（不考慮精細(xì)結(jié)構(gòu)）？這些譜線中哪些屬于你知道的那些譜線系？寫出所屬譜線系的名稱及波數(shù)表達(dá)式試畫出有關(guān)的能級躍遷圖，在圖中標(biāo)出各能級的光譜項(xiàng)符號，并用箭頭標(biāo)出各種可能的躍遷 3鋁被高速電子轟擊而產(chǎn)生的X光譜的短波限為5，問這時能否觀察到其標(biāo)識譜K系線4原子的兩個電子處在2p3d電子組態(tài)問可能組成哪幾種原子態(tài)?用原子態(tài)的符號表示之已知電子間是LS耦合5. 鎘原子在1D21P1的

22、躍遷中產(chǎn)生的譜線波長為6438埃當(dāng)鎘原子置于強(qiáng)度為2T的均勻磁場中時發(fā)生塞曼效應(yīng)，試計(jì)算譜線塞曼分裂中各分量的波長和它們之間的波長差，并畫出相應(yīng)的光譜躍遷圖近代物理學(xué)試卷（B）答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一. 填空題（每空1分，共20分）1. 強(qiáng)相互作用、萬有引力相互作用場玻色子、強(qiáng)子2. 一個電子被激發(fā)到很高能級 ( n很大) 的原子；原子平均半徑很大；原子核對電子的束縛非常弱）；能級密度大；壽命較長3. 粒子的大角散射實(shí)驗(yàn)4. 史特恩蓋拉赫實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)偶數(shù)分裂、堿金屬雙線結(jié)構(gòu)、塞曼效應(yīng)5. 分子振動能級躍遷產(chǎn)生的6. 原子能量量子化7. 0.062 8. 656.5；13.6 9. （或 0.5486865

23、5 ×107 m-1）10. 11. 7.68 MeV 12ln2 / l，1/l 二、簡答題（每小題5分，共20分）答：1玻爾理論成功之處：定態(tài)的概念，能量量子化，輻射頻率法則，氫原子和類氫離子光譜的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合的很好，里德堡常數(shù)的理論值與實(shí)驗(yàn)值符合很好，為量子力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ) （2分）局限性：沒有脫離經(jīng)典物理的框架，軌道的概念不正確；角動量量子化條件的引入沒有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)證明，不能解釋氫原子光譜的強(qiáng)度、寬度，對于多于一個電子的氦原子，理論完全不適用，無法全面地描述原子現(xiàn)象 （4分）原因：理論內(nèi)在的不統(tǒng)一，不自洽沒有抓住微觀粒子的根本特性：波粒二象性 （5分）2在大量子

24、數(shù)的極限條件下，量子規(guī)律與經(jīng)典規(guī)律趨于一致 （10分）3內(nèi)殼層電子填充空位產(chǎn)生標(biāo)識譜 （15分）4. 組成原子核的核子之間的強(qiáng)相互作用力稱為核力 （17分）核力的主要性質(zhì)：(1)是強(qiáng)相互作用力，主要是引力, (2)是短程力，作用距離小于,(3)核力與核子的帶電狀況無關(guān),(4)具有飽和性. （20分）三、論證題(10分)氮7N原子基態(tài)的電子組態(tài)為：1s22s22p3， （4分）Mp = -1 0 1 ； （7分）令；基態(tài)為 （10分）四計(jì)算（每題10分，共50分）1解：由題意知：由 ，得： （3分）設(shè)， 則有 （5分） （8分）與上類似 （10分）2解：不考慮精細(xì)結(jié)構(gòu)，可產(chǎn)生6條譜線， （3分）

25、主線系2條：，銳線系（二輔）1條：，漫線系(一輔)1條： （7分）躍遷圖 （10分） 3S2P2S3P3D3要使鋁產(chǎn)生標(biāo)志譜K系，則必須使鋁的1S電子吸收足夠的能量被電離而產(chǎn)生空位，因此轟擊電子的能量必須大于或等于K吸收限能量吸收限能量可近似表示為 (6分)短波X光子能量等于入射電子的全部動能因此， (8分)因 ，所以能觀察到其標(biāo)志譜K系線 (10分)4. 解：因?yàn)椋?（5分）所以可以有如下12個組態(tài)： （10分）5. 單重態(tài)之間的塞曼分裂為正常塞曼效應(yīng)，一條譜線在外磁場中的作用下分裂成等間隔的三條，中間那條譜線仍在原譜線位置，左右二條同中間一條的波數(shù)間隔為L，即分裂后的譜線與原來譜線的波數(shù)差

26、為一個洛侖茲單位，故 （4分）則得 （5分）和 （7分）能級躍遷圖為 （ 10分）1D21P1 近代物理A卷常用物理常數(shù)：一、填空題（每空1分，共20分）1. 物理學(xué)界建立的包括強(qiáng)相互作用、 和 的“標(biāo)準(zhǔn)模型”理論，成為粒子物理學(xué)的基本理論日本科學(xué)家南部陽一郎，因發(fā)現(xiàn)亞原子物理的 ；小林誠和益川敏英則因有關(guān) 的發(fā)現(xiàn)共同分享 2008 年諾貝爾物理學(xué)獎他們的研究成果成為人類對物質(zhì)最深處探索的一個新里程碑2. 原子物理學(xué)、原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)這三個學(xué)科反映了物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的不同層次和微觀粒子能量變化的尺度有關(guān)原子物理學(xué)的能量變化尺度是 eV，原子核物理學(xué)的能量變化尺度是 ，粒子物理學(xué)的能量變化尺

27、度是 甚至已接近 TeV3. 同科電子是指 ； nl 次殼層上能容納的電子數(shù)最多為 個 4. 人類歷史上第一次人工實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)是 5. 堿金屬原子能級與軌道角量子數(shù)有關(guān)的原因是 ；造成堿金屬原子精細(xì)能級的原因是 ；造成氫原子光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)（不考慮藍(lán)姆移動）的原因是 6. 電子的自旋角動量為 ；在外場方向(z方向)的投影為 ；自旋磁矩為 B7. 電子顯像管在20千伏的加速電壓下，產(chǎn)生的X射線的最短波長是 8. 和的質(zhì)量分別為.1.0078252 u和1.0086654 u，則 中每個核子的平均結(jié)合能 9. 某放射性核素的衰變常數(shù)為l，則其半衰期為 ，平均壽命為 10. 雙原子分子的純轉(zhuǎn)動譜，其波數(shù)

28、間隔為 二、簡答題（每小題5分,共20分）1夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)的原理和結(jié)論2泡利不相容原理3X射線標(biāo)識譜是如何產(chǎn)生的？4為什么原子核的裂變和聚變能放出巨大能量？三.論證題(10分) 寫出鈉原子基態(tài)的電子組態(tài)和原子基態(tài)光譜項(xiàng)如果價電子被激發(fā)到4s態(tài)，問向基態(tài)躍遷時可能會發(fā)出幾條光譜線？試畫出能級躍遷圖，并說明之四. 計(jì)算題 (每小題10分,共50分)1. 試問二次電離的鋰離子從第一激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時發(fā)出的光子,是否有可能使處于基態(tài)的一次電離的氦離子的電子電離掉2鋁被高速電子轟擊而產(chǎn)生的X光譜的短波限為5，問這時能否觀察到其標(biāo)識譜K系線3. Na原子3P 3S 躍遷的精細(xì)結(jié)構(gòu)為二條，波長分別為5895

29、.93 Å和5889.96 Å試求出原能級在磁場中分裂后的最低能級與分裂后的最高能級相并合時所需要的磁感應(yīng)強(qiáng)度B4寫出碳 6 C 原子基態(tài)的電子組態(tài)，并利用 L-S 耦合確定基態(tài)光譜項(xiàng)5. 已知氦原子的一個電子被激發(fā)到2p軌道，而另一個電子還在1s 軌道試作出能級躍遷圖來說明可能出現(xiàn)哪些光譜線躍遷？近代物理學(xué)試卷（A）答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一. 填空題（每空1分，共20分）1. 電磁相互作用；弱相互作用；對稱性自發(fā)破缺機(jī)制；對稱性破缺起源2. MeV (106 eV)，GeV (109 eV) 3. n和l都相同的電子； 2 ( 2l + 1)4. 。5. 原子實(shí)的極化和軌道貫穿；

30、價電子的自旋與軌道的相互作用；相對論效應(yīng)和電子自旋軌道相互作用6. ，； 7. 0.062 nm 8. 7.68 MeV 9ln2 / l，1/l 10. 2B二、簡答題（每小題5分，共20分）答：1原理：加速電子與處于基態(tài)的汞原子發(fā)生碰撞非彈性碰撞，使汞原子吸收電子轉(zhuǎn)移的4.9 eV的能量躍遷到第一激發(fā)態(tài)。處第一激發(fā)態(tài)的汞原子返回基態(tài)時，發(fā)射2500埃的紫外光。 （2分）結(jié)論：證明原子能量是量子化的。（5分）2在費(fèi)密子體系中不允許有兩個或多個費(fèi)密子處于同一個量子態(tài)。（10分）3內(nèi)殼層電子填充空位產(chǎn)生標(biāo)識譜。（15分）4因?yàn)橹械荣|(zhì)量數(shù)的原子核的核子的平均結(jié)合能約為8.6 MeV，大于輕核或重核

31、的核子的平均結(jié)合能，故輕核聚變及重核裂變時能放出巨大能量。（20分）三、論證題(10分)（1）鈉原子基態(tài)的電子組態(tài)1s22s22p63s；原子基態(tài)為2S1/2 （5分）（2）價電子被激發(fā)到4s態(tài)向基態(tài)躍遷時可發(fā)出4條譜線 （7分）（3）依據(jù)躍遷選擇定則，能級躍遷圖如下 （10分）四計(jì)算題（每題10分，共60分） 1. （3分） （6分） （9分）所以，能將的電子電離掉 （10分）2. 要使鋁產(chǎn)生標(biāo)志譜K系，則必須使鋁的1S電子吸收足夠的能量被電離而產(chǎn)生空位，因此轟擊電子的能量必須大于或等于K吸收限能量吸收限能量可近似表示為 (6分)短波X光子能量等于入射電子的全部動能因此， (8分)因 ，所以

32、能觀察到其標(biāo)志譜K系線 (10分)3. L S J g 1 1/2 3/2 4/3 , 1 1/2 1/2 2/3 (5分) (10分)4. 碳6C原子基態(tài)的電子組態(tài)為：1s22s22p2， (2分)Mp = -1 0 1 ； (7分)令；基態(tài)為 (10分)5. 解：對于，單態(tài)1P1對于，三重態(tài)3P2，1，0 (3分)根據(jù)選擇定則，可能出現(xiàn)5條譜線，它們分別由下列躍遷產(chǎn)生：21P111S0；21P121S023P023S1；23P123S1；23P223S1 (7分)能級躍遷圖如下 （10分） 1s 2p1s1s1s 2s1S01P11D2 1F33S1 3P2, 1, 0 3D3, 2, 1

33、 3F4 3, 2近代物理期末考試模擬試卷1一選擇題(共10題, 共有28分 ) 1.堿金屬原子能級的雙重結(jié)構(gòu)是由于下面的原因產(chǎn)生:A. 相對論效應(yīng); B. 原子實(shí)極化; C. 價電子的軌道貫穿; D. 價電子自旋與軌道角動量相互作用。 2.當(dāng)氦離子至少處于如下溫度時，其巴耳末系才會在吸收譜中有相當(dāng)?shù)姆萘浚ó?dāng)T=300K時，T1/40eV） A. 103K； B. 105K； C. 107K； D. 109K 。 3.對（Z=29）原子，失去一個殼層電子的原子能量比失去一個價電子的原子能量差不多大多少倍？ A. 100,000； B. 100； C. 1000； D. 10,000。 4.某原

34、子的兩個等效d電子組成原子態(tài)1G4、1D2、1S0、3F4, 3, 2和3P2, 1, 0，則該原子基態(tài)為： A. 1S0； B. 1G4; C. 3F2； D. 3F4 。 5.由狀態(tài)2p3p 3P到2s2p 3P的輻射躍遷： A. 可產(chǎn)生9條譜線； B. 可產(chǎn)生7條譜線； C. 可產(chǎn)生6條譜線； D. 不能發(fā)生。 6.某原子中三個未滿支殼層的電子分別處于s、p、d 態(tài)，則該原子可能有的原子態(tài)數(shù)應(yīng)是： A. 7； B. 8； C. 17； D. 18。 7.對氫原子,考慮精細(xì)結(jié)構(gòu)之后,其賴曼系一般結(jié)構(gòu)的每一條譜線應(yīng)分裂為: A. 2條; B. 3條; C. 5條; D. 不分裂。 8.盧瑟福

35、由粒子散射實(shí)驗(yàn)得出原子核式結(jié)構(gòu)模型時，所依據(jù)的理論基礎(chǔ)是： A. 普朗克能量子假設(shè); B. 愛因斯坦的光量子假設(shè); C. 狹義相對論; D. 經(jīng)典理論。 9.原子中軌道磁矩mL和軌道角動量L的關(guān)系應(yīng)為 : 。 10.蓋革和馬斯登使能量為5MeV的粒子束垂直射至厚度為1mm的金箔（Z=79），已知金箔的數(shù)密度為5.91022cm-3,他們測得散射角大于90°的概率為： A. 10-2; B. 10-4; C. 10-6; D. 10-10。二填空題(共8題, 共有30分 ) 1.提出電子自旋概念的主要實(shí)驗(yàn)事實(shí)是-和_-。 2.已知He原子1P11S0躍遷的光譜線在磁場中分裂為三條光譜線

36、。若其波數(shù)間距為，則此磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 。今測得，則B= 特斯拉。 3.二次電離的碳離子（C+）按其能級和光譜的特點(diǎn)，應(yīng)屬于類 離子；其基態(tài)原子態(tài)是_；由態(tài)向態(tài)躍遷可產(chǎn)生 條光譜線。 4.在正電子與負(fù)電子形成的電子偶素中，正電子與負(fù)電子繞它們共同的質(zhì)心的運(yùn)動，在n = 2的狀態(tài)， 電子繞質(zhì)心的軌道半徑等于 nm。 5.按照電子的殼層結(jié)構(gòu)， 原子中 相同的電子構(gòu)成一個殼層； 同一殼層中 相同的電子構(gòu)成一個支殼層。第一、三、五殼層分別用字母表示應(yīng)依次是 、 、 。 6.鉀原子的電離電勢是4.34V，其主線系最短波長為 nm。 7.分子物理中把電子相對于原子核的運(yùn)動以及 之間的相對運(yùn)動分別加以討

37、論，這種方法叫 近似。 8.斯托克斯線和反斯托克斯線總是對原譜線0作_分布，附加波數(shù)i和_波數(shù)無關(guān)，只與_性質(zhì)有關(guān)。三計(jì)算題(共4題, 共有42分 ) 1.原子中設(shè)軌道角動量量子數(shù)L=2, 問: (1) Lx2+Ly2的極小值是什么? (2) Lx2+Ly2的極大值是什么? (3) 設(shè)ML=1,則Lx2+Ly2=? (4) 從這里能夠確定Lx和Ly的值嗎? 2.鈣原子（Z=20）基態(tài)的電子組態(tài)是4s4s，若其中一個電子被激發(fā)到5s態(tài)（中間有3d和4p態(tài)），當(dāng)它由4s5s組態(tài)向低能態(tài)直至基態(tài)躍遷時，可產(chǎn)生哪些光譜躍遷？畫出能級躍遷圖（鈣原子能級屬耦合，三重態(tài)為正常次序）。 3.一個電子處于基態(tài)上

38、, 被禁閉在一個一維盒子中, 盒寬為10-10m, 電子的能量為 38eV。試計(jì)算: (1) 電子在第一激發(fā)態(tài)的能量, (2) 當(dāng)電子處在基態(tài)時盒壁所受的平均力。 4.畢克林系是在星球的He+光譜中發(fā)現(xiàn)的。它是當(dāng)He+中的電子從較高能級躍遷到n = 4能級發(fā)射的。(1) 列出屬于這一線系的譜線的波長的準(zhǔn)確公式；(2) 求線系限的波長；(3) 這個線系在光譜的哪個區(qū)域？(4) 若He+處于基態(tài)，求電離能。（計(jì)算時取RHehc = 13.60eV）常數(shù)表普朗克常數(shù) h = 6.626 ´10-34J×s = 4.136´10-15eV×s 里德堡常數(shù) Rµ = 1.097´107m-1基本電荷 e = 1.602 ´ 10-19C 阿伏伽德羅常數(shù) NA = 6.022´1023mol-1復(fù)合常數(shù) hc = 1240eV×nm 玻耳茲曼常數(shù) k = 1.380´10-23J×K-1 = 8.617´10-5eV×K-1電子質(zhì)量 me = 9.11´10-31kg = 0.511Mev/c2 質(zhì)子質(zhì)量 mp = 1.67´10-27kg = 938MeV/c2質(zhì)