原子物理学试题汇编

部分高校原子物理学试题汇编

试卷Ａ(聊师)

一、选择题

1.分别用１MeV的质子和氘核（所带电荷与质子相同，但质量是质子的两倍）射向金箔，它们与金箔原子核可能达到的最小距离之比为：

Ａ.1/4;Ｂ.1/2; Ｃ.１; Ｄ.２.

2.处于激发态的氢原子向低能级跃适时，可能发出的谱总数为：

; ; ; .

3.根据玻尔－索末菲理论，n=4时氢原子最扁椭圆轨道半长轴与半短轴之比为：

；; ; .

电子的总角动量量子数j可能取值为：

2，3/2; 2，5/2; 2，7/2; 2，9/2.

5.碳原子（C，Z＝6）的基态谱项为

;;;.

6.测定原子核电荷数Z的较精确的方法是利用

A.α粒子散射实验;

B. x射线标识谱的莫塞莱定律;

C.史特恩－盖拉赫实验；

D.磁谱仪.

7.要使氢原子核发生热核反应，所需温度的数量级至少应为（K）

;;;.

8.下面哪个粒子最容易穿过厚层物质？

A.中子；

B.中微子；

C.光子；

D.α粒子

9.在（1）α粒子散射实验，（2）弗兰克－赫兹实验，（3）史特恩－盖拉实验，（4）反常塞曼效应中，证实电子存在自旋的有：

A.（1），（2）;

B.（3）,（4）;

C.（2）,（4）;

D.（1）,（3）.

10.论述甲：由于碱金属原子中，价电子与原子实相互作用，使得碱金属原子的能级对角量子数l的简并消除. 论述乙：原子中电子总角动量与原子核磁矩的相互作用，导致原子光谱精细结构. 下面判断正确的是：

A.论述甲正确，论述乙错误;

B.论述甲错误，论述乙正确;

C.论述甲，乙都正确，二者无联系；

D.论述甲，乙都正确，二者有联系.

二、填充题（每空2分，共20分）

1．氢原子赖曼系和普芳德系的第一条谱线波长之比为（ ）.

2．两次电离的锂原子的基态电离能是三次电离的铍离子的基态电离能的（ ）倍.

3．被电压100伏加速的电子的德布罗意波长为（ ）埃.

4．钠D 1线是由跃迁（ ）产生的.

5．工作电压为50kV 的X 光机发出的X 射线的连续谱最短波长为（ ）埃.

6．处于4D 3/2态的原子的朗德因子g 等于（ ）.

7．双原子分子固有振动频率为f ，则其振动能级间隔为（ ）.

8．Co 原子基态谱项为4F 9/2，测得Co 原子基态中包含8个超精细结构成分，则Co 核自旋I=（ ）.

9．母核A Z X 衰变为子核Y 的电子俘获过程表示（ ）。

10．按相互作用分类，τ粒子属于（ ）类.

三、问答题（共10分）

1.（4分）玻尔氢原子理论的定态假设.

2．（3分）何谓莫塞莱定律？

3．（3分）原子核反应的三阶段描述.

四、计算题（50分）

1．（10分）一个光子电离处于基态的氢原子，被电离的电子重新和质子结合成处于第一激发态的氢原子，同时放出波长为626埃的光子.求原入射光子的能量和自由电子动能.

2．（10分）钠原子3S 和3P 谱项的量子亏损分别为和. 试确定钠原子的电离能和第一激发电势. （R=109735cm -1）

3．（10分）试讨论钠原子漫线系的一条谱线（2D 3/2→2P 1/2）在弱磁场中的塞曼分裂，作出能级分裂跃迁图.

4．（10分）2211Na 的半衰期为年.试求:(1)平均寿命和衰变常数;(2)5mg 22

11Na 减少到1mg 需要多长时间?(ln10=,ln2=

5．(10分)试计算中子与O 178核发生(n,2n)反应的反应能和阈能.

(M(O 178)=,M(O 168)=,M(O 158)=,m n =

试 卷 B (聊 师)

1. α粒子以速率V 0对心碰撞电荷数为Z 的原子核，α粒子所能达到的离核的最小距离等于多少？

2．根据玻尔—索末菲理论，氢原子的主量子数n=3时，电子可能有几种不同形状的轨道，它们相应的轨道角动量，能量是否相等？

3. 单电子原子关于l ，j 的电偶极跃迁定则是什么？

4．基态为4F 3/2的钒原子，通过不均匀横向磁场将分裂为几束？基态钒原子的有效磁矩μJ 等于多少玻尔磁子μB ?

5．试求出磷（P,Z=15）.氯(Cl,Z=17)原子基态电子组态和基态谱项.

6．d 电子与s 电子间为LS 耦合，试求出可能合成的总轨道角动量L P 大小.

二、1．假定1H 36Cl 分子的转动常数B=10.7cm -1，试计算最低的两个转动能级的能量

(hc=12400eV ⋅0

A )

2．已知59Co 的原子基态光谱项（仅与核外电子有关）为4F 9/2，原子谱项的超精细结构分裂为8个成分。试确定59

Co 核的自旋I P 的大小. 3．维持链式反应的条件是什么？

4．强子的夸克模型认为中子和介子是如何组成的？

三．一个动能为的电子被氦核所俘获，并发出波长为2400埃的光子. 试问该电子被俘获到氦离子He +的哪个能级？试求He +离子由该能级跃迁到n=2的能级发出光子的波长.

四、1．39Ca 可发生β+衰变，试求出所放出的β+粒子的最大动能.(M Ca =,M 核=38。963709u,M e c 2=

2．用动能为的粒子轰击，观察到在方向上有动能为的质子出射. 试写出核反应方程式，并确定该反应的反应能.

3．He 原子单一态1s3d 1D 2→1s2p 1P 1跃迁产生的谱线波长为埃. 在B=的磁场中发生塞曼效

应. 试问：(1)在垂直于B 的方向观察时有几条谱线？波长各为多少？(2)迎着B 的方向观察

时有几条谱线？波长各为多少？（hc=12400 eV ⋅0

A ,μ

B =⨯10—15eV ⋅T -1）

试 卷 C （山 师）

下列数据供答题时使用： 组合数

024πεe =⋅fm , hc=12400 eV ⋅0A R ∞hc= , 78Li 原子质量m Li = 74Be 原子质量m 7Be = , H 原子质量 m H =1007825u, 中子质量m n =, 1u=c 2

一、根据基本粒子所参与的相互作用，可将基本粒子分为哪几类？

二、试问的α粒子与金核（Z=79）对心碰撞时的最小距离是多少 ？

三、试计算原子处于2 D 3/2态的总磁矩μJ （以玻尔磁子μB 为单位）.

四、试确定填满n=2壳层的原子中，下列量子数相间的电子数：（1）m s =1/2; （2）l m =-1.

五、HCl 分子的远红外吸收光谱中，观测到多条吸收谱线。这些谱线的波数间隔近似，其

平均值为20.68cm -1,试求该分子第一激发转动态与转动基态间的能量差。

六、已知5927Co 的原子基态光谱项（仅与核外电子有关）为4F 1/2原子谱项的超精细结构为

8个成分. 59C o 核的自旋I

七、已知22688Ra 、22288Ra 和48He 的质量分别为、和。试计算226Ra 放出的α粒子动能。

八、试求73Li(p,n )7Be 的反应能和阈能。

九、实验发现，基态氢原子可吸收能量为的光子.（1）试问氢原子吸收光子后将被激发到哪

个能态？（2）在能级图上标出受激发的氢原子向较低能级跃迁时可能发出几条光谱

线？(3)算出这几条光谱线中波长最短的一条的波长.

中科院上海光机所（1999）

原子物理与量子力学试题（原子物理部分85分）

1．（15分）计算下列粒子的德布罗意波长：（1）10MeV 的光子；（2）动能为10MeV 的

电子；（3））动能为10MeV 的中子（中子的静止能量为940MeV ）.

2．（15分）（1）试写出氖原子基态的电子组态，给出基态量子数：总角动量子数J 、轨