原子物理试题集及答案

第一章填空1、（）实验否定了汤姆逊原子结构模形。答：（粒子散射）。2、原子核式结构模型是（）。3、夫兰克—赫兹实验证明了（）答原子能级的存在。4、德布罗意波的实验验证是（）答电子衍射实验。选择题1、原子核式模型的实验依据是：（只选一个）（A）粒子散射实验。（B）光电效应，（C）康谱顿效应，（D）夫兰克—赫兹实验。答（A）2、粒子散射实验实验得到的结果：（A）绝大多数粒子的偏转角大于90。，（B）只有1/800的粒子平均在2—3度的偏转角。（C）只有1/800的粒子偏转角大于90。，其中有接近180。的。（D）全部粒子偏转角大于90。答（C）第二章填空1、光谱的类型（）光谱、（）光谱，（）光谱。答：线状、带状，连续。2、巴耳末线系的可见光区中的四条谱线颜色是（）、（）、（）、（）答；（红、深绿、青、紫）3、氢原子光谱的前4个谱线系是（）、（）、（）、（）。答“（赖曼系，巴巴耳末、帕邢、布喇开）4、玻尔理论的三个假设是（1）、（（2）（）（3）（）5、能级简并是指（n个状态的能量是相同的状况）6、氢原子和类氢离子在不考虑相对论效应时能级是（简并）的，简并度为（n）7、当氢原子和类氢离子在不考虑相对论效应时，在n=3的能级中可能有多少个不同状态的椭圆轨道？（答案3个）（可作填空或选择）8、氢原子的玻尔半径a0=0.529A,在n=2能级的椭圆轨道半长轴为（）A，半短轴分别为（）A、（）A。解：根据半长轴20aanZ可得：2.116aA因1,2n由nban得b1=1.053A,b2=2.116A9在气体放电管中，用能量为12.1eV的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的光子能量中能是（A）12.1eV,(B)10.2Ev.（C）12.1eV、10.2eV、19eV，（D）12.1eV、10.2eV、3.4eV.答案(C)10在气体放电管中，用能量为12.1eV的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的普线有()条答案(3)问答5、玻尔理论是建立在物理学那三方面的基础上？答（1）光谱的实验资料和经验规律，（2）以实验基础的原子核式结构模型，（3）从黑体辐射的事实发展出来的量子论。6、在玻尔氢原子中，势能为负值，其绝对值比动能大，它说明什么含义？答说明电子被原子核所束缚得很紧，电子具有的动能不能挣脱原子核束缚而离开变为自由电子。7、对处于第一激发态（n=2）的氢原子，如果用可见光照射能否例之电离？为什么？答不能。因为根据玻尔能级跃迁公式，)121(122HR得而可见光中最短波长是所不能使之电离。8、轻原子被激发到某一能级后，跃迁回到基态一共放出三条谱线，（1）试确定被激发到的能级的主量子数，（2）用能级跃迁图把这三条谱线表示出来，（3）并说明是属于什么线系？答：（1）n=3.巴尔末系赖曼系9、用量子化通则证明玻尔对氢原子的电子轨道角动量是量子化的。证明：因为对氢原子电子轨道角动量是守恒的，由量子化通则得：2hnL得证。*10、用量子化通则证明普朗克能量量子化。证明；因为谐振子的坐标为：tAqcos，动量：tmAqmpsin由量子化通则得：TAmtdtmApdqnhT22022221sin而谐振子能量是2221AmEnhTnhE得证。第三章1、波函数的标准条件是：（）、（）、（）。答（单值的、有限的、连续的）。2、一个光子的波长为300A，测量此波长的精确度为10-6倍，此光子的位置的不确定量是（）mm。答23.9mm(解:hp由4)11(212hxhxhpx得3、若一个电子处于原子中某能态的时间为10-8s，则该能态的能量最小不确定量是（）。答案eV8103.3解:4hEteVthE8103.344、一维简谐振子在n=2能级的量子化能量是（）答：hn)21(=hh25)212(5、已知德布罗意波函数为，在t时刻，单位体积内发现一个粒子的几率是（）答：*或26、若质量为m的中子的德布罗意波长为，（不考虑相对论效应）则它的动能为（）。答案222mh7为使电子的德布罗意波长为，需要的加速电压为（）。答案222mehU7、波函数为什么要归一化？答：因为粒子必定要在空间中某一点出现，所以粒子在某时刻在空间的各点出现的几率总和等于1，所以波函数要归一化。选择2玻恩对实物粒子的德布罗意波波涵数),,(zyx的统计解释：答案（B）（A）),,(zyx表示t时刻，（x，y，z）处单位体积内发现粒子的几率。（B）2),,(zyx表示t时刻，（x，y，z）处单位体积内发现粒子的几率。（C）dzyx),,(表示t时刻在体积d中发现一个粒子的几率表达为（D）以上都不对。3、从玻恩对实物粒子的德布罗意波的统计观点看粒子（电子）衍射结果是：答案（D）（A）亮纹处是粒子||2小到达几率小的地方，暗纹处是粒子||2大到达几率大的地方。（B）亮纹处是粒子||2小到达几率大的地方，暗纹处是粒子||2大到达几率大的地方。（C）亮纹暗纹处都是粒子||2大到达几率一样的地方。（D）亮纹处是粒子||2大到达几率大的地方，暗纹处是粒子||2小到达几率小的地方。4、若粒子（电荷为2e）在磁感应强度为B均匀磁场中沿半径为R的圆形轨道运动，则粒子的德布罗意波长是：（A）eRBh2，（B）eRBh，（C）eRBh21，（D）eRBh1。答案（A）过程RvmeBv22meBRv2eRBhph2。计算：8、求氢原子中电子在第二能级（n=2）的轨道角动量大小？（结果用表示）解：n=2时，1,0l所以由轨道角动量)1(llL得：9、电子和光子的波长都是2A，它们的动量和总能量下面哪一个是对的[]答C（A）电子、光子的动量和总能量都不相等。（B）电子、光子的动量和总能量都相等。（C）电子、光子的动量相等，总能量不相等。（D）电子、光子的动量不相等，总能量相等。第四、五指章1、碱金属光谱一般易观察的四个线系是（）、（）、（）、（）答：（主线系、第一辅助线系、第二辅助线系、柏格曼线系）2、碱金属原子能级与氢原子能级的差别（引起主量子数亏损）的原因是（）、（）。答：（原子实的极化，、轨道贯穿）3、碱金属原子的能级中S能级是（），其余能级是（）。答（单层的、双层的）3、第二族元素的光谱结构（），它们的能级分两套分别是（）和（）的结构。答（相仿，单层，三层）4、泡利原理（）。答：在一原子中,不能有两个电子处于同一状态。5、标志电子态的量子数是（slmmsln,,,,）五个量子数。选择1*标志电子态的量子数各表示的意义下面哪一个是正确的[]答D（A）n为轨道量子数。（B）l为主量子数。（C）S为轨道取向量子数。（D）slmm,分别为轨道和自旋空间取向量子数。1、氦原子能级跃迁特点下面那一个不正确：[]答B（A）氦的基态和第一激发态之间能量相差很大有19.77eV（B）三重态（三层能级）与单一态（单层能级）之间可以相互跃迁。（C）第一激发态3S1不可能自发跃迁到基态1S0。（D）两套能级之间没有相互跃迁，而各自内部跃迁产生各自谱线。2、判断下列各态中那一个原子态是存在的[]答A（A）1S，（B）1P2，（C）2D2，（D）5F0。3、判断下列各态中那一个原子态是存在的[]答A（A）3F2，（B）5F0，（C）3D1/2，（D）6P1/2。4、感金属元素的原子光谱的共同特点下面那一个是错的[]答D（A）原子光谱具有相仿结构，只是波长不同。（B）一般都能易观察到四个线系。（C）碱金属原子光谱线的波数也可表达为二光谱项之差（D）碱金属原子光谱项可表达为：*nRT5、碱金属原子能级发生精细分裂的原因是下面那一个是对的[]答A（A）电子自旋与轨道运动的相互作用。（B）原子实极化。（C）原子轨道贯穿。（D）电子的椭圆轨道运动。6、计算：某金属的原子态是32D3/2表示下面那一个是对的：[]答C（A）2,2/3,3jln的原子态。多重数是2（B）2/3,1,3jln的原子态。多重数是2（C）2/3,2,3jln的原子态。多重数是2（D）2/3,2,9jln的原子态。多重数是17、LS耦合下的洪特定则下面表达那一个是错的[]答D从同一电子组态形成的各能级中：（A）那重数最高的，即S值最大的能级位置最低。（B）具有相同S值的能级中，具有最大L值的位置最你。（C）对于同科电子，不同J值的各能级顺序是：电子数小于闭壳层电子占有数的一半时，最小J值的能级为最低。（D）对于同科电子，不同J值的各能级顺序是：电子数大于闭壳层电子占有数的一半时，最小J值的能级为最低。8、下列原子态中那些态之间可能发生跃迁的，请画出能级跃迁图解图：9、下列原子态中那些态之间可能发生跃迁的，请画出能级跃迁图第六章填空1、原子总磁矩是由（）、（）、（）合成的。答（电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、原子核磁矩）2、具有二个或二个以上电子的原子总磁矩大小计算式是（）答（JgPmeg2）3、外磁场对原子的作用使原子能级分裂成（）层。答（2J+1）4、塞曼效应是（）。答5、拉莫尔旋进是（）答在外磁场B中，原子磁矩J受磁场力矩的作用，绕B连续进动的现象。选择1、原子态2P3/2的g因子是：[]答A（A）4/3，（B）17/15（C）28/15，（D）0。2、原子态4D1/2的g因子是：[]答D（A）-5，（B）3，（C）8，（D）03、外磁场对原子4F3/2能级分裂成几层[]答C（A）-5，（B）3，（C）4，（D）04、外磁场对原子3P2能级分裂成几层[]答A（A）5，（B）3，（C）4，（D）05下面那一个是史特恩—盖拉赫实验证明证确的[]答案A（A）角动量空间取向量子化，电子自旋假设是正确的，而且自旋量子数S=1/2（B）角动量空间取向量子化，但不能证明电子自旋假设正确的。（C）不能证明角动量空间取向量子化，但电子自旋假设是正确的，而且自旋量子数S=1/2（D）以上都不对。计算1、计算在L-S耦合下，4F3/2原子态在磁场中分裂成多少层能级，原子受磁场作用时引起的附加能量?解：由题可知L=3，J=3/2，2S+1=4，所以S=3/2M=J，J-1，…,-J=23,21,21,23分裂成4层.BBMgEBB53,BB51,BB51,BB531*、计算在L-S耦合下，32P3/2原子态在磁场中分裂成多少层能级，原子受磁场作用时引起的附加能量?解：由题可知L=1，J=3/2，2S+1=2，所以S=1/234,31,31,34M分裂成4层能级BBMgEBB34,BB31,BB31,BB34第七章问答1、能量最低原理答：原子在正常状态时，每个电子在不违背泡利不相容原理的前提下，总是尽先占有能量最低的状态。1、有一种原子在基态时电子壳层是这样填充的：n=1、n=2壳层和3S次壳层都填满，3p次壳层填了一半，这原子的原子序数是：[]答C（A）12，（B）18，（C）15，（D）13。解各层填满为)12(222ln其中3p次壳层填了一半故152)112(2222222、有一种原子在基态时电子壳层是这样填充的：n=1、n=2、n=3壳层和4S、4p、4d次壳层都填满，这原子的原子序数是：[]答A（A）46，（B）44，（C）40，（D）38。解各层填满为46)12(222ln3、原子的3d次壳层按泡利原理一共可以填多少个电子，下面那一个是对的：[]答B（A）8．，（B）10，（C）5，（D）12解：3d次壳层即nl相同（不含主壳层n=3的电子），2l按泡利原理一共可以填10)12(2l个电子4、原子中能够有下列量子数：nlnmln)3(;,)2(;,,)1(，相同的最大电子数（是多少？）下面那一个是正确的。[]答D（A）、（1）是2个，（2）是)12(2l，（3）是n（B）、（1）是2个，（2）是12l，（3）是n