原子物理学期末试题

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1、原子物理学期末复习§原子结构1、原子模型（1）汤姆孙模型：实验：射线西瓜模型（2）卢瑟福模型：实验：粒子散射库仑散射公式：，是入射粒子可接近原子核的最小距离理论：核式模型：意义：描绘了原子内部结构困难：无法解释原子的稳定性，同一性和再生性2、波尔理论：实验：光电效应：量子解释氢光谱：波数：巴尔末系=1,2…,=+1…莱曼系：=1,=2,3…弗兰克-赫兹实验：证明原子内部能量是量子化的碱金属原子光谱：轨道在原子实中贯穿和原子实的极化理论：定态假设频率条件(跃迁假设)：氢基态：角动量量子化：§电子-轨道自旋1、电子自旋（1）实验验证：施恩-盖拉赫实验证明了：空间量子化的事实；电

2、子自旋假设的正确，s=1/2;电子自旋磁矩数值的正确，碱金属双线碱金属能级分裂的原因是：自旋-轨道相互作用反常塞曼效应证明了：电子不是点电荷，它除了轨道角动量外，还有自旋运动。正常塞曼效应和反常塞曼效应产生差别的原因是：电子自旋。（2）理论：角动量磁矩关系：量子表达式：，，角动量量子化：8P155图18.3轨道角动量矢量模型自旋假设：s=朗德g因子:1、泡利原理（1）实验：氦光谱有两套光谱：单一态和三重态（早先认为氦有正氦和仲氦）（2）理论：泡利不相容原理：在一个原子中不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的（,,）即原子中的每一个状态只能容纳一个电子。（3）自旋-轨道耦

3、合——描述费米子自旋不带电(质子，中子，电子)光子是玻色子自旋为不遵循泡利不相容原理多电子耦合：电子组态（）判定原子态的跃迁定则：L-S偶合：J-J耦合：（4）泡利不相容原理①电子组态：电子的填充顺序原则：n+l相同，先填l小的n+l不同，n相同先填l小的；n不同先填n大的②基态的判定：洪特定则:同一电子组态不同原子态中，当S大的能级低，S相同L大的能级低附加定则:对于同科电子：l相同j不同,当电子数小于半满时能级低当电子数大于半满时能级低朗德间隔定则:三重态中相邻能级间的间隔与两个J值中较大的那个值成正比基态的判断：a)电子满壳层或满支壳层是s=l=j=0所以基态为b)最

4、外壳层或支壳层未满时小于半满J小的能级低：；J=L-S8大于半满J大的能级低：，J=L+Sc)最外层有两个支层未满时分别求两个支壳层的L和S最后相加。③能级跃迁图：（）1、X射线：（1）实验：康普顿散射实验：波长增长是因为自由电子与光子（短波X射线）弹性碰撞（2）理论：①谱线：连续谱：电子能量加速连续标识谱：阳极材料的电子内壳层跃迁②布拉格公式：§原子核1、核质量：结合能：核子结合成某种核时释放的能量。原子能：原子核结合能发生变化时释放的能量获得核能的两个途径：重核裂变（原子弹）轻核聚变（氢弹）2、核力：性质：①短程力②饱和性③强相互作用④合力与电荷无关⑤核力在极短程内存在

5、斥心力⑥核力与自旋有关介子理论：P314费曼图介子3、核变化衰变：衰变率：放射性活度：半衰期：平均寿命：三种衰变：衰变：释放衰变能：衰变：连续谱释放电子e和中微子p衰变：不带电—释放光子核反应公式:聚变条件：轻核聚变温度约为8实现聚变反应的三个条件：等离子体的温度足够高;等离子体的密度足够大;所需的高温和密度须维持足够长的时间1、试计算原子处于状态的磁矩μ及投影μz的可能值2s+1=2——>s=1/2;l=2;j=3/2=——>2、铍原子基态的电子组态是2s2s，若其中有一个电子被激发到3p态，按L—S耦合可形成哪些原子态?写出有关的原子态的符号．从这些原子态向低能态跃迁时

6、，可以产生几条光谱线?解：2s3p:原子态：这些原子态向下退激时，除向2s2s退激外还向2s2p,2s3s退激，因此需写出所有能级低于2s3p的能级原子态。2s2s:基态为：2s2p：原子态：2s3s：原子态：，说明：三重态和单一态之间不满足所以无相互跃迁。3、画出l=2角动量矢量模型示意图并说明d轨道轨道角动量及其分量的量子化数值。l=2时角动量矢量在空间有5个取向，8；；1、写出22号元素钛基态的电子组态和原子态并给出其基态原子态。（要求画出填充顺序图和说明判断基态的原则）电子组态：：小于半满J小的能级低：所以基态：2、活着的有机体中，14C对12C的比与大气中是相同的

7、，约为1.3x10-12．有机体死亡后，由于14C的放射性衰变，14C的含量就不断减少，因此，测量每克碳的衰变率就可计算有机体的死亡时间．现测得：取之于某一骸骨的100g碳的β衰变率为300次衰变／min，试问该骸骨已有多久历史?解：100g14C的放射性活度A=300次/min=次/a,又14C的半衰期=5730a则依A=λN活着的生物体中的个数为个=个依公式得=年6、锌原子基态的电子组态是4s4s，若其中一个电子被激发到(1)5s，(2)4p态时，求耦合下它们所形成的原子态，画出相应的能级图（三重态为正常次序）