近代物理基础试题-江苏大学材料学院.doc

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1、近代物理复习题A简答题一、基态原子具有怎样的结构？并论述对原子结构的认识过程。答：基态原子具有核式结构，原子由原子核和核外带负电的电子组成，带负电的电子在一定的壳层轨道上绕核旋转，其中n代表不同的壳层，同时遵循泡利不相容原理和能量最低原理：n+0.7l对原子结构的认识过程：1、汤姆生原子模型1897年汤姆逊从阴极射线中发现带负电的电子，1910年密立根用油滴实验发现了电子的电量值，从而算出电子质量，它比整个原子的质量小得多，后来J.J.汤姆孙提出“西瓜”原子模型，认为原子带正电部分是一个原子那么大的球，正电荷在球

2、中均匀分布着，在球内或球上有负电嵌着，这些电子能在它们的平衡位置附近做简谐振动。后来，粒子的散射实验对汤姆孙模型提出了挑战，实验发现粒子在轰击铂箔时，绝大多数平均只有的偏转，但有大约的粒子偏转角大于，其中有的接近。2、卢瑟福原子模型经过对粒子散射实验的记过分析，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构模型，认为原子有一个带正电的原子核，所带正电的数值是原子序数Z和单位电荷e的乘积，原子核外散布着Z个带负电的电子围绕它运动，但原子核质量占原子质量的绝大部分。3、玻尔原子模型卢瑟福的原子模型虽然很好的解释了粒子的散射实

3、验，但它又与经典电磁理论想矛盾，经典电磁理论认为电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径不断减小，最后落入核内，原子塌缩，与实际不符，因而陷入困境。1900年，德国物理学家普朗克提出了能量量子化的概念，解释了黑体辐射谱。1905年，爱因斯坦提出了光量子概念。这些结论给了玻尔很大的启发，玻尔把爱因斯坦提出的光量子的概念运用于卢瑟福原子模型中，提出了电子在核外的量子化轨道，解决了原子结构的稳定性问题，最终提出了氢原子的玻尔理论：一、定态假设：电子只能在一些分立的轨道上运动，而且不会辐射电磁波。二、频率条件假

4、设：能级差与原子吸收（或放出）的光子能量相同。三、角动量量子化假设：电子的轨道角动量是的整数倍。之后，索末菲把玻尔的原子理论推广到包括椭圆轨道，并考虑了电子的质量随其速度而变化的狭义相对论效应，导出光谱的精细结构同实验相符。二、简述宏观粒子与微观粒子的状态描述有何不同？微观粒子的波函数如何确定？知道波函数有何意义？(看教材)答：宏观粒子可以用经典的坐标、动量、轨道等概念来精确的描述，而对于微观粒子则不适用，描述微观粒子用波函数。微观粒子波函数的确定要满足：单值，连续、有限的条件。此外，还需满足归一化条件：。知道波

5、函数就可以知道：波函数在空间某点的强度（振幅绝对值的平方，）和在该点找到粒子的几率成正比。t时刻在(x,y,z)点附近单位体积内找到粒子的几率密度。一、简述量子力学的发展过程。（看教材）答：量子力学包含波动力学和矩阵力学两部分，与之对应，理论的建立过程也沿着两条逻辑主线：一是在普朗克量子假说的启发下，爱因斯坦提出了光量子理论，后者启发德布罗意提出物质波动论，由此导致薛定谔建立了波动力学；二是在普朗克量子假说的启发下，玻尔提出了原子理论，在此启发下，海森堡和波恩建立了矩阵力学。二、论述普朗克常数的提出过程与意义。答

6、：普朗克常数记为h，是一个描述量子大小的物理常数。普朗克在研究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的进行的，计算的结果才能和实验结果是相符的，这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hv，v为辐射电磁波的频率，h为一常量，叫做普朗克常数。它是量子理论的基石和灵魂，无论量子化概念的提出还是量子力学的建立，都与普朗克常数h密切相关，具有十分重要的意义。三、原子内层电子跃迁与外层电子的跃迁光谱有何区别？为什么说研究这些光谱对原子结构问题有重要意义？（课件→X射线与内层电子的跃迁）

7、答：内层电子跃迁光谱发出X射线谱，产生跃迁需要很大的能量，而外层电子的跃迁，所需的能量小很多，二者最主要的区别就是能量差不一样。标识谱是线状谱，由具有各别波长的谱线构成。谱线的波长决定于靶子的材料，每一种元素有一套一定波长的线谱，成为这元素的标识，所以称为标识谱。X射线的标识谱是靶子中的原子发出的，从它的不显示周期变化，同化学成分无关和光子能量很大来看，可以知道这是原子内层电子跃迁所发的。标识谱反映了原子内层结构的情况，谱线的波长代表能级的间隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构，所以X射线标识谱对研究原子结构问题

8、有重要意义。四、原子能级在磁场中为什么会分裂？并论述顺磁共振的原理及作用。答：原子有总磁矩，处在磁场中就要受场的作用，其效果是磁矩绕磁场的方向作旋进，从而产生附加能量：，分裂成的两相邻能级的间隔为，其中M有2J+1个取值，在磁场下就有2J+1个可能的数值，从而原子能级就会分裂成2J+1层。如果此时再加上一个与稳定磁场垂直的交变磁场，当它的频率刚好满足：时，原子将从电磁波中