原子物理試題

原?物理試題

學年度第 學期期末考試試卷（C 卷） 系 專業 本科 級 原?物理學課程

?．填空題：本?題共9?題；每?題3分，共27分。

1. 考慮精細結構，形成鋰原?第?輔線系譜線的躍遷過程?原?態符號表?應為

——————————————————————————————————————————————。

2. .處于2S 1/2的基態鉀原?，在0.40特斯拉的磁場中，若要誘導電?的?旋變換?向，則

需要外加振蕩電磁場的頻率為

Hz 。

3. 處于2/52

D 原?態的氫原?的軌道?動量的值是 ，軌道?動量z L 可取的值

是 。

4. 堿?屬原?光譜公式中的有效量?數*

n 不是整數的主要原因是：

。

5. 核?的平均結合能A E E /?=是表?原?核 的?個物理量，E 越?，則

原?核越 。

6. 從X 射線標識譜不顯? 的變化，同化學 ?關和光? 很?來

看，可以知道，它是原?內層電?躍遷產?的。

7. 原?的d 3次殼層按泡利原理?共可以填 個電?。

8. 泡利不相容原理可以表?為 。據

此，n 殼層能容納的最多電?數為 ，l ?殼層能容納的最多電?數為 。

9.

Th 23290

經過 次α衰變， 次β衰變才變成Pb 20882；在上述?系列變化過程

中共損失了 個中?。 ?．單項選擇題：本?題共6?題；每?題3分，共18分。在每?題給出的四個選項中，只有?項是正確

的，請把正確選項的字母填在題后的括號內。

1．堿?屬原?光譜的精細結構是由于下列哪個原因引起的？ （A ）原?實的極化 （B ）價電?的軌道貫穿效應

（C ）電??旋-軌道相互作? （D ）外磁場的影響 （ ）

2．已知：

Cu 6429，Ni 6428及Zn 6430的質量分別為：u 94934.64，u 94755.63，u 94873.63，

則Cu 64

29原?可發?怎樣的放射性衰變（?)000548

.0u m e = （A ）α衰變；

（B ）只能發?-β衰變，不能發?+

β衰變；

（C ）只能發?+β衰變，不能發?-β衰變；

（D ）既有-β衰變，?有+

β衰變。 （ ）

3.?電壓V 加速的?速電?與?屬靶碰撞?產?X 射線，若電?的電量為 - e ，光速為

c ，普朗克常量為h ，則所產?的X 射線的短波限為：

A. hc 2/eV ；

B. eV/2hc ；

C. hc/eV ；

D. 2hc/eV 。

4.由狀態2p3p 3P 到2s2p 3P 的輻射躍遷：

A. 可產?9條譜線；

B. 可產?7條譜線；

C. 可產?6條譜線；

D. 不能發?。

5.下列粒?中不服從泡利不相容原理的是：

A. 質?；

B. 光?；

C. 中?；

D. 電?。

6.在外磁場中的原?，若外磁場B 可視為弱磁場，則：

A. μL 和μS 先耦合成μ再與B 耦合;

B. 由于B 弱使μL 與μS 不能耦合成μ;

C. 由于B 弱,所以磁場對原?的作?總可忽略;

D. μL 與μS 分別同B 耦合,?后形成總附加能。

三．計算題：本?題共6?題；共55分。答案請寫在答題紙上。

1.原?中設軌道?動量量?數L =2, 問: (1) L x 2+L y 2的極?值是什么? (2) L x 2+L y 2的極?

值是什么? (3) 設M L =1,則L x 2+L y 2=? (4) 從這?能夠確定L x 和L y 的值嗎?

2．已知鋰原?光譜主線系最長波長及銳線系的線系限波長分別為：

A 6707和

A 3519，求鋰原?的第?激發電勢和電離電勢。)4.12(

A keV hc ?=

3．從下列各粒?的質量數據中選?需要的數值，算出Si 30

14中每核?的平均結合能：

e ：u 000548.0；H 21：u 014102.2； n 10：u 008665.1；Si 30

14：u 973786.29；

H 1

1

：u 007825.1。

4．?束α粒?垂直射??重?屬箔上，試求α粒?被?屬箔散射后，散射??于

60的α粒?數與散射??于

90的粒?數之?。

5．已知氦原?的?個電?被激發到p 2軌道，?另?個電?還在s 1軌道，試作出能級圖來說明可能出現哪些光譜線的躍遷。

6．鋅原?光譜中的?條譜線

)(0313P S →在B 為T 00.1的磁場中發?塞曼分裂，試問：從垂直于磁場?向觀察，原譜線分裂為?條？相鄰兩譜線的波數差

等于多少？是否屬于正常塞曼效應？并請畫出相應的能級躍遷圖。

學年度第 學期期末考試試卷（E 卷）

系 專業 本科 級 原?物理學課程

?．填空題：本?題共9?題；每?題3分，共27分。

1． 原?核是由_________和_________組成的，原?核的線度在 數量級；原?

的線度在 數量級。

2． 玻爾原?理論的三條基本假設是 ， ， 。 3． 夫蘭克-赫茲實驗中? 碰撞原?，測定了使原?激發的“激發電勢”，從?證

實了原?內部能量是 。

4． 某堿?屬原?，其核外電?位于3d 軌道上，考慮?旋效應，則可能的原?態是： 和 。

5． 有?種原?基態時，其電?殼層是n=1,2殼層和3s 次殼層都填滿，3p 次殼層填了?半，

該原?是 原?，它的電?數是 。

6． 原?中 分布的周期性決定了元素周期表中元素性質的周期性，各族元素的

化學性質都取決于 的分布。 7． -

β

衰變的?般?程式為：-

→βX A

Z 。放射性核素能發?-β衰

變的必要條件為 。

8． 核素H 3

1

，He 32，He 5

2，Li 53，C 146，N 147，N 157，O 148，O 168中， 和

， 和 ， 和 是同位素； 和 ， 和 ， 和 是同量異位素， 和 ， 和 ， 和 是鏡核， 和 ， 和 是同中?素。

9． ?次電離的氦離?+

He 的第?玻爾半徑，電離電勢，第?激發電勢和賴曼系第?條譜線

波長分別為 ， ， 和 。

?．單項選擇題：本?題共6?題；每?題3分，共18分。在每?題給出的四個選項中，只有?項是正確的，請把正確選項的

字母填在題后的括號內。

1.若原?處于1D 2和2S 1/2狀態, 它們的朗德因?g 的值分別為：

A. 1和2/3 ;

B. 2和2/3 ;

C. 1和4/3 ;

D. 1和2 。

2.倫琴線光譜的K L M ,, 吸收限的能量數值分別對應各殼層電?的

A. 激發態；

B. 俄歇電?能量；

C. 電離能；

D. 電?躍遷形成各線系第?條線的能量。

3.由倫琴射線照射原?所導致的俄歇電?的能量

A. 與倫琴射線的能量有關，與被照射原?性質?關；

B. 與倫琴射線和被照射原?性質都有關；

C. 與倫琴射線和被照射原?性質都?關；

D. 與被照射原?性質有關，與倫琴射線能量?關。

4.鎂原?（Z=12）處于基態時價電?的電?組態及基態原?態應是：

A. 2s2s 1S 0；

B. 2s2p 3P 0；

C. 3s3s 1S 0；

D. 3s3p 3P 0。

5.根據能級多重性的交替規律，銣原?（Z=37）的能級多重結構是：

A. 雙重；

B. ?、三重；

C. 單重；

D. ?、四重。

6.將鈉光燈置于某均勻磁場中，發現波長為589.0nm 的譜線分裂為間距相等的三

條譜線。?們將這種現象稱為：

A. 正常塞曼效應；

B. 反常塞曼效應；

（A ） C. 順磁共振； D. 帕邢—巴克效應。

三．計算題：本?題共6?題；共55分。答案請寫在答題紙上。

1． 當氫原?躍遷到激發能為 10.19eV 的狀態上時，發射出?個波長為

A 4840的光?，試

求初狀態的結合能及躍遷前后的量?數)4.12(

A KeV hc ?=。

2． 試計算在B 為2.5T 的磁場中，鈉原?的D 雙線所引起的塞曼分裂（已知D 雙線產?于

2/122/3233S P →和2/12

2/1233S P →）。

3． K 原?共振線波長為 A 7665，主線系系限波長為

A 2858。已知K 原?基態為4S ，試

求4S ，4P 譜項的量?數修正項P S ??,值各為多少？（R=10970000?-1）

4． H 1

1和n 1

0的靜?質量分別為007852.1和008665.1質量單位，算出C 12

6中每核?的平均

結合能)/5.9311(2

c MeV u =。

5． 康普頓散射產?的散射光?，再與原?發?相互作?，當散射?

60>θ時，?論?射

光?能量多?，散射光?總不能再產?正負電?偶，試證明之。

6． 動能為1.0MeV 的窄質?束垂直地射在質量厚度為1.5mg/cm 2的?箔上，計數器記錄以

60?散射的質?，計數器圓形輸?孔的?積為1.5 cm 2，離?箔散射區的距離為10cm ，

輸?孔對著且垂直于射到它上?的質?，試問：散射到計數器輸?孔的質?數與?射到?箔的質?數之?為多少？（質量厚度

定義為t m ρρ=，其中ρ為質量密度，t 為靶厚；已知?原?的原?序數為Z=79；原?量為A=197）。

學年度第 學期期末考試試卷（D 卷）

系 專業 本科 級 原?物理學課程

?．填空題：本?題共9?題；每?題3分，共27分。

10． 在認識原?結構，建?原?的核式模型的進程中， 實驗起了重?作?。

11． 夫蘭克-赫茲實驗中? 碰撞原?，測定了使原?激發的“激發電勢”，從?證實了原?內部能量是 。

12． 線狀光譜是 所發的，帶狀光譜是 所發的。

13．

堿?屬原?光譜的精細結構是由于電?的 和 相互作?，導致堿

?屬原?能級出現雙層分裂（s 項除外）?引起的。 5．α

衰變的?般?程式為：α

→X A Z

。放射性核素能發?α衰變的

必要條件為 。

6．原?中量?數l m l n ,,相同的最?電?數是 ；l n ,相同的最?電?數是 ； n 相同的最?電?數是 。

7．X 射線管發射的譜線由 和 兩部分構成，它們產?的機制分別是： 和 。 8．?次電離的鋰離?+

+Li

的第?玻爾半徑，電離電勢，第?激發電勢和賴曼系第?條譜線

波長分別為： ， ， 和 。

9．泡利為解釋β衰變中β粒?的 譜?提出了 假說，能譜的最?值對應于 的動量為零。

?．單項選擇題：本?題共6?題；每?題3分，共18分。在每?題給出的四個選項中，只有?項是正確的，請把正確選項的

字母填在題后的括號內。

1． 兩個電?的軌道?動量量?數分別為：31=l ，22=l ，則其總軌道?動量量?數可取

數值為下列哪?個？

（A ）0，1，2，3 （B ）0，1，2，3，4，5

（C ）1，2，3，4，5 （D ）2，3，4，5 （ ） 2． 靜?的

Rb 22688

發?α衰變后，α粒?和?核動量??之?為多少？

（A ）111：2 （B ）3：111

（C ）2：111 （D ）1：1 （ ） 3． 在原?物理和量??學中，描述電?運動狀態的量?數是：),,,(s l m m l n ，由此判定下

列狀態中哪個狀態是存在的？

（A ）（1，0，0，-1/2） （B ）（3，1，2，1/2）

（C ）（1，1，0，1/2） （D ）（3，4，1，-1/2） （ ）

4． 在核反應O n n O 15816

8

)2,(中，反應能MeV Q 66.15-=，為使反應得以進?，?射粒?的

動能?少為多少？

（A ）15.99MeV （B ）16.64MeV

（C ）18.88MeV （D ）克服庫侖勢，進?靶核 （ ） 5． 鉀原?的第?九個電?不是填在3d 殼層，?是填在4s 殼層，下?

哪項是其原因？

（A ） 為了不違反泡利不相容原理； （B ） 為了使原?處于最低能量狀態；

（C ） 因為兩狀態光譜項之間滿?關系 );3()4(d T s T <

（D ） 定性地說，3d 狀態有軌道貫穿和極化效應，?4s 狀態沒有軌道貫穿和極化效

應。 （ ）

6． 基態原?態為23

D 的中性原?束，按史特恩-蓋拉赫?法，通過不均勻橫向磁場后分裂成

多少束？

（A ）2； （B ）3； （C ）5； （D ）7。 （ ）

三．計算題：本?題共6?題；共55分。答案請寫在答題紙上。

7． 試計算氫原?的3,2,1=n 三個能級的能量（?eV 為單位）。并按?例作出相應的能級

圖。假設使氫原?激發到n=3的能態上，標出受激氫原?向較低能級躍遷時可能發出的譜線，并注明各是屬于哪個線系的，且

計算其中波長最短的?條譜線的波長。 8． Na 原?基態3S 。已知其共振線波長為

A 5893，漫線系第?條的波長為

A 8193，基線

系第?條的波長為 A 18459，主線系的系限波長為

A 2413，試求F D P S 4,3,3,3各譜項的項值。

9． 在史特恩-蓋拉赫實驗中，不均勻橫向磁場梯度為Z B Z

，磁極的縱向范圍cm d 10=，

磁極中?到屏的距離cm D 30=，使?的原?束是處于基態2/34

F 的釩原?，原?的動

能MeV E k 50=，試求束上線束邊緣成分之間的距離。 10．

已知鉛的K 吸收限為nm 0141.0，K 線系各譜線的波長分別為：)(0167

.0αK nm ；)(0146.0βK nm ；)(0142.0γK nm ，現請：

（1） 根據這些數據繪出有關鉛的X 射線能級簡圖； （2） 計算激發L 線系所需的最?能量與αL 線的波長。 11．

試求核反應O p N 17

8147),(α的反應能及其閾能。有關同位素的質量如下：

H 1

1：u 007825.1；He 4

2：u 002603.4；O 17

8：u 999133.16；N 14

7：u 003074.14。 6．假定?核半徑為fm 0.7，試問：?射質?需要多少能量，才能在對頭碰撞時剛好到

達?核的表?（已知?原?的原?序數為Z=79）？若?核改為鋁核，使質?在對頭碰撞時剛好到達鋁核的表?，那么，?射

質?的能量應為多少？設鋁核半徑為fm 0.4。

學年度第 學期期末考試試卷（A 卷）

系 專業 本科 級 原?物理學課程

?．填空題：本?題共9?題；每?題3分，共27分。

1.處于基態42S 1/2的鉀原?在B =0.500T 的弱磁場中，可分裂為 個能級，相鄰

能級間隔為 （三位有效數字）。

2.原?有效磁矩與原?總磁矩的關系是__________________________________。

3.泡利不相容原理可表述為：

———————————————————————————————————————————

—————————————————————————————————————，

它只對________?適?，?對____________

?不適?。

4.氦原?的激發態常常是其中的?個電?被激發，另?個電?仍留在1s 態，這種

情況下，電偶極躍遷的選擇定則可簡化為?L = ，?J = 。

5.鋰原?（Z =3）基線系（柏格曼系）的第?條譜線的光?能量約為 eV

（僅需兩位有效數字）。

6.同核雙原?分??般是 分?，異核雙原?分??般是 分?。

7.?反沖的γ射線共振吸收是 ?先發現的，所以稱為 效應。

8.氯化鈉組成??晶體，鈉和氯離?沿x,y,z 三個軸交錯占據位置，已知鈉和氯的

原?量分別為22.99和35.46,氯化鈉的密度為2.2?103kg.·m -3,則相鄰離?的間隔為：

為_______________。 9．完成下列核反應：

(

)+→+Be p Li 7

47

3 (

)+→+P He Al 30

15422713 (

)n H Cl 102

137172+→+ ()+→+He p Li 4263 (

)++

Kr Ba 9236141561235 ()ν+→+-e Fe 0

15526 ?．單項選擇題：本?題共6?題；每?題3分，共18分。在每?題給出的四個選項中，只有?項是正確的，請把正確

選項的字母填在題后的括號內。

1.原始的斯特恩-蓋拉赫實驗是想證明軌道?動量空間取向量?化, 后來結果證明的是:

A. 軌道?動量空間取向量?化;

B. ?旋?動量空間取向量?化;

C. 軌道和?旋?動量空間取向量?化;

D. ?動量空間取向量?化不成?。

2.在Z A Z A X Y He →+--2424

衰變過程中，衰變能E d 與α粒?動能E α的關系是：

A ．

E E A A d =-α()4; B. E E A A d =-α()

4

; C. E E A

Z d =-α()2; D. E E Z A d =-α()

2。

3.?波數為~v

的單?光去照射透明物體，并在與?射?向成直?的?向上觀察散射光，發現散射光中除了原來的波數~v 0之外，還有~v

0±~v i 的新波數出現，其中~v i

與： A. ?射光波數的?次?有關； B. ?射光波數的平?有關； C. 散射物性質有關； D. 散射物性質?關。

4.利?莫塞萊定律，試求波長0.1935nm 的K α線是屬于哪種元素所產?的？ A. A l （Z=13）； B. Fe （Z=26）； C. Ni

（Z=28）； D. Zn （Z=30）。

5.我們說可以?描寫堿?屬原?中價電?的量?數n l j ,,來描寫倫琴線光譜對應

的狀態，確切地說應該是描寫：

A. 內殼層具有空位的狀態；

B. 內殼層某個電?的狀態；

C. 最外殼層價電?的狀態；

D. K 殼層電?的狀態。

6.原?K 殼層的半徑與其原?序數Z 之間的?致關系為：

A. 與Z 成正?；

B. 與Z 成反?；

C. 與Z 2成正?；

D. 與Z 2成反?。

三．計算題：本?題共6?題；共55分。答案請寫在答題紙上。

1． ?能量為12.5eV 的電?去激發基態氫原?，問受激發的氫原?向低能級躍遷時，會出

現哪些波長的光譜線？

2． 已知下列核素處于基態時的靜質量為：

H 1

1

：u 007825.1；He 4

2：u 002603.4；Li 7

3：u 016004.7；n 1

0：u 008665.1。

（1） 求He 4

2，Li 73的結合能；

（2） 求核反應He He H Li 4

2421173+→+的反應能Q 。

已知反應中各核都處于基態)/5.9311(2

c MeV u =

3．鉀原?的價電?從第?激發態向基態躍遷時，產?兩條精細結構譜線，其波長分別

為)44(4.7662/12

2/32

S P nm →和)44(9.7692/12

2/12

S P nm →?，F將該原?置于磁場B 中（設

為弱場），使與此兩精細結構譜線有關的能級進?步分裂。試計算各能級分裂??，并繪出分裂后的能級圖。

4．在康普頓散射中，若?射光?的能量等于電?的靜?能，試求散射光?的最?能量及電?的最?動量。

5．動能為MeV 00.5的α粒?被?核以

90散射時，它的瞄準距離（碰撞參數）為多

?？若?箔厚m μ0.1，則?射α粒?束以?于

90散射（稱為背散射）的粒?數是全部?

射粒?的百分之?？（已知：?原?的原?序數為;79=Z 原?量為197=A ；密度為

)/1089.137m g ?=ρ

6．在考古?作中，可以從古?物遺骸中C 14

的含量推算古?物到現在的時間t 。設ρ是

古?物遺骸中C 14和C 12存量之?，0ρ是空?中C 14和C 12

的存量之?。試證明：

2ln )

/ln(0ρρT

t =，式中T 為C 14的半衰期。

學年度第 學期期末考試試卷（B 卷） 系 專業 本科 級 原?物理學課程

?．填空題：本?題共9?題；每?題3分，共27分。

1.1911年盧瑟福根據 粒?在原?內的 散射現象，?提出了原?的

結構模型。

2.2D 在磁感應強度為B 的強磁場中，分裂為 層，原?與磁場相互作?附加能

分別為 。在弱磁場中，它將分裂為 層。

3.鈣原?（Z=20）基態時最外層的電?組態為 ，基態原?態為 。它

的能級分成兩套，即 重態和 重態。

4.正電?與電?相遇可形成?種類氫結構的“電?偶素”。其結合能等于

eV 。

5.某?價原?的兩個價電?處于2s3d 組態，按jj 耦合法，可構成的原?態個數

為——————個，其總?動量量?數J 的值分別為 。

6．某原?n=1殼層，n=2殼層和3s 次殼層都填滿，3p 次殼層只缺?個電?，則該原?的原?序數Z= ，基態光譜項為 ，這是

原?。

7．放射性核素的三種衰變類型是 ， 和 。 8．裂變條件是 。

9．原?處于2/32

D 狀態，它的磁矩μ為 ；磁矩的投影z μ的可能值為 ，

， ， 。

?．單項選擇題：本?題共6?題；每?題3分，共18分。在每?題給出的四個選項中，只有?項是正確的，請把正確選項的

字母填在題后的括號內。

1.形成超精細結構，

A. 是電??旋與軌道運動相互作?的結果。

B. 僅是由于電??旋磁矩與原?核相互作?的結果。

C. 是價電?運動軌道在原?實中貫穿的結果。

D. 是電?磁矩（包括?旋與軌道）與核磁矩之間作?及核四極矩與電?電場梯度之間相互作?的結果。

2.按照殼層結構理論，電?在填充主量?數為n 的殼層時，如果有過渡元素，則

這些過渡元素是由于填充下列哪??殼層所形成：

A. n d ；

B. (n -1)d ；

C. (n -2)d ；

D. (n -2)f 。

3.電偶極輻射躍遷的普適選擇定則中?先要滿?：

偶性態（

偶奇性態奇這是由于l

l

i

i

i

i

∑∑=?=)(

),:

A. ?動量守恒的要求；

B. 泡利不相容原理的限制；

C. 宇稱守恒的要求；

D. 能量最低原理的限制。

4．某原?處于2/34

D 態，則其L ·S 的可能值為下列哪?個？ （A ）3?2 （B ）5?2

（C ）-3?2 （D ）-3?2

/2 （ ） 5．在12.4kV 電壓下?作的X 射線管所產?的最短波長約為多少？ （A ）

A 1 （

B ）

A 15.0 （C ）

A 2.0 （D ）

A 2

10

- （ ）

6．若原?處于2/52

D 狀態，其朗德因?g 的值為 （A ）1/6 （B ）2/3

（C ）6/5 （D ）7/6 （ ）

三．計算題：本?題共6?題；共55分。答案請寫在答題紙上。

1．試證實：原?在2/36

G 狀態的磁矩等于零，并根據原??量模型對這?事實作出解釋。

2.?個質量為m 動量為p 的粒?垂直?射到具有排斥勢U 0的表?,

U p m 02

≈

, ?不確定關系確定其貫穿深度。

3．鈉原?光譜的共振線（主線系第?條）的波長nm 3.589=λ，輔線系線系限的波長

nm 6.408=λ，試求：

（1）S 2、P 3對應的光譜項和能量；

（2）鈉原?基態電?的電離能和由基態到第?激發態的激發能。

4．Th 232

90

放射α射線成為Ra 22888，從含有?克Th 232

90的??薄膜測得每秒放射4100粒α粒?，試算出

Th 232

90

的半衰期。

5．鈹原?基態的電?組態是s s 22，若其中有?個電?被激發到p 3態，按L-S 耦合可以形成哪些原?態？寫出有關的原?態

的符號。從這些原?態向低能態躍遷時，可以產??條光譜線？畫出相應的能級躍遷圖。若那個電?被激發到p 2態，則可能

產?的光譜線?為?條？

6．試問：4.5MeV 的α粒?與?核對?碰撞時的最?距離是多少？若把?核改為Li

7

核，則結果如何？（已知：?原?的原?序數為Z=79）