原子物理学考试试题.pdf

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1、原子物理期末试题（物理学院本科2008级用，试题共3页。时间2.5小时。卷面共计100分。）姓名学号班级一、判断正误，并改正错误的叙述。（每小题1分，共20分）1.原子量等于原子核的质量。2.卢瑟福根据粒子散射实验中观测到的小角散射现象提出了核式结构模型。3.处于基态的氢原子能够吸收可见光。4.原子退激后，由于放出的光子携带走能量，所以原子会发生质量亏损。5.1921-1927年间的戴维逊-革末实验证明了原子的空间取向量子化。6.根据量子力学，处在基态的一维谐振子是静止的。7.粒子的德布罗意波长

2、与粒子动量p的关系为=p/。8.描述束缚粒子的波函数的3个标准条件为单值、有界、归一。+9.Mg离子的能级具有双层精细结构，是由于相对论效应所引起的。+10.B离子的第一激发态（考虑精细结构）不一定是亚稳态。11.氢原子巴尔末系在考虑精细结构后，进一步分成主、漫、锐、基四个线系。12.处于原子中L主壳层的单电子的轨道磁矩可能大于其自旋磁矩。3313.从C原子的2p3dP到2p3sS，可发生的电偶极跃迁数为9。3314.从C原子的2p3dP到2p2pP，可发生的电偶极跃迁数为7.15.地球上任何元

3、素的特征X射线都不可能发生电子对效应。16.当原子核退激并发生内转换效应时，会有内转换电子从原子核中放出。17.在原子核内，中子的轨道磁矩和自旋磁矩均为0。18.原子核的电四极矩为负时，原子核对称轴的长度等于另外两个轴的长度。19.若原子核分别绕a、b、c三个轴转动时的转动惯量满足Ia

4、态的He离子激发以观测其退激时产生的光谱，要想最多观测到6条不同波长的谱线，外+界提供的激发能量的范围是多少？（3）假设只有一个He离子，且处于n=5状态。在它最终退激回基态的过程中，最多可能发生多少条光谱跃迁？三、（16分，每小问4分）已知Na原子的量子数亏损：s=1.35、p=0.86、d=0.01。（1）求基态光谱项的项值。（2）不考虑精细结构，计算主线系的系限波长。（3）漫线系第一条谱线的精细结构中，波长最小和最大的两条谱线分别产生于怎样的原子态之间的跃迁？（4）上一问中的两条精细结构

5、谱线的波数差是多少？3四、（12分）按照LS耦合规则推导同科p电子可以生成的各原子态（要求有推导过程）。并画出相关的能级图以便展示出各原子态的高低次序。33五、（14分）某原子中D1P1的光谱跃迁在磁场中发生塞曼效应。计算塞曼谱线与原谱线的波数差（表达成外磁场B的函数，或者以洛仑兹单位L表示）。画出相应能级图及跃迁。从垂直于磁场方向可观察到多少条不同波长的谱线？六、（18分，各3、3、2、6、4分）针对基态Ir原子(原子序数Z=77)，(1)写出完整核外电子排布式；(2)写出原子态；（3）单独电离

6、1个3d电子和1个4s电子所需要能量分别为A和B，比较A和B的大小关系（以上三问直接给结果，不写中间过程）；(4)计算有效磁矩；（5）计算KX射线能量。2-1七、（8分，各2、4、2分）HF分子v=1v=0振转谱带的基线波数为3958cm，-1与基线紧密相邻的两条谱线的波数间隔为84cm。（1）估算v=2与v=1振动能级的波数间隔。（2）估算HF分子的转动惯量。（3）尝试讨论：HCl与HF相比，1-0振转谱带基线波数值会发生怎样趋势的变化？谱带中谱线间隔会发生怎样趋势的变化？附录：试卷中可能会用

7、到的参数及公式−272−31原子质量单位：u=1.6605510kg=931.48MeV/c;电子静止质量me=9.109610kg;2−27电子静止质量能m0c=511keV;质子静止质量mp=1.672610kg1836me;e−235-1玻尔磁子B==0.9273210J/T5.78810eVT；2m222me−1e1里德堡常数R==10973731m;精细结构常数：；23(4)hc4c137001922真空介电常数0：8.9910牛顿米/库仑

8、;40240h-6氢原子第一玻尔半径a1==0.529Å；hcR=13.6eV，hc=1.24110eV·m；224mehh康普顿散射公式提示：(1cos);电子的康普顿波长0.0243A；eCmcmce224Rhc(Z)Rhc(Zs)n3单价电子体系精细结构能级提示：E()241nn4j23