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1、原子物理學(xué)期末總復(fù)習(xí),一、原子物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),庫(kù)侖散射公式：,盧瑟福公式：,原子核半徑近似公式：,其中,氫原子理論部分：,里德伯公式：,光電效應(yīng)：愛(ài)因斯坦發(fā)展了普朗克的能量量子化假說(shuō),引入了光量子的概念,成功解釋了光電效應(yīng).,這里n=1對(duì)應(yīng)萊曼線(xiàn)系；n=2對(duì)應(yīng)巴爾莫線(xiàn)系，n=3對(duì)應(yīng)帕邢線(xiàn)系,Z-原子序數(shù)，R-里德堡常數(shù),波爾為解釋氫原子光譜提出三個(gè)基本假設(shè):(1)定態(tài)假設(shè),(2)頻率條件,(3)軌道角動(dòng)量量子化.并在此基礎(chǔ)了推出軌道半徑,能量量子化等一系列結(jié)論,對(duì)于氫原子或類(lèi)氫離子,電子的自旋,多電子原子,電子組態(tài): n1l1n2l2原子態(tài)(n1l1n2l2)2s+1Lj,電子組態(tài)的耦合方式:

2、L-S耦合, j-j耦合,核外電子排布規(guī)則:泡利原理和能量最低原理,泡利不相容原理：在一個(gè)原子中不可能有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的電子具有完全相同的四個(gè)量子數(shù)（n,l,ml,ms）。換言之，原子中的每一個(gè)狀態(tài)只能容納一個(gè)電子.,能級(jí)躍遷選擇定則:,同科電子：n和l二量子數(shù)相同的電子，它的兩個(gè)電子組態(tài)形成的原子態(tài)滿(mǎn)足偶數(shù)定則，即L+S=偶數(shù),元素周期律：每個(gè)殼層可容納的最多電子數(shù)：2n2每個(gè)支殼層可容納的最多電子數(shù)：2(2l+1),洪特定則：對(duì)于一個(gè)給定的電子組態(tài)形成的一組原子態(tài)，當(dāng)某原子態(tài)的S最大時(shí)，它所處的能級(jí)位置最低；對(duì)于同一個(gè)S,又以L(fǎng)值大的為最低。附則：對(duì)同科電子，當(dāng)同科電子數(shù)小于或等于閉殼層

3、占有數(shù)一半時(shí)，具有最小J值的能級(jí)位置最低，為正常次序。當(dāng)同科電子數(shù)大于閉殼層占有數(shù)的一半時(shí)，則具有最大J值的能級(jí)為最低，為倒轉(zhuǎn)次序。,能級(jí)次序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f,1.X射線(xiàn)的產(chǎn)生機(jī)制：連續(xù)譜-軔致輻射標(biāo)識(shí)譜-電子內(nèi)殼層的躍遷,空穴的存在時(shí)產(chǎn)生標(biāo)識(shí)譜的先決條件,2.莫塞萊公式：,3.康普頓效應(yīng)-光通過(guò)物質(zhì)后散射光波長(zhǎng)變長(zhǎng)而且波長(zhǎng)的變化僅與散射角有關(guān)，與具體散射物質(zhì)無(wú)關(guān).,光通過(guò)物體散射后能量的損失等于自由電子獲得的動(dòng)能,習(xí)題匯編：,1. 盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了： （A） 能級(jí)的存在；（B） 原子核的存在；（C） 核自旋的存在； (D）電子的

4、存在。,C,2.一強(qiáng)度為I的粒子束垂直射向一金箔，并為該金箔所散射。若=90對(duì)應(yīng)的瞄準(zhǔn)距離為b，則這種能量的粒子與金核可能達(dá)到的最短距離為： (A) b; (B) 2b; (C) 4b; (D) 0.5b。,B,提示：利用庫(kù)侖散射公式和原子核半徑近似公式,一，選擇題,3.在同一粒子源和散射靶的條件下觀(guān)察到粒子被散射在90和60角方向上單位立體角內(nèi)的粒子數(shù)之比為： (A)4:1 ( B)1:2 (C) 1:4 (D) 1:8,C,4.原子核式結(jié)構(gòu)模型的提出是根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)中粒子的 (A)絕大多數(shù)粒子散射角接近180 (B) 粒子只偏23(C)以小角散射為主也存在大角散射 (D)以大角散射為主也

5、存在小角散射,C,5.一次電離的氦離子（He+）處于n=2的激發(fā)態(tài)，根據(jù)波爾理論，能量E為 (A)-3.4eV ( B) -6.8eV ( C) -13.6eV (D) -27.2eV,C,6夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)證明了 (A)原子內(nèi)部能量連續(xù)變化 (B)原子內(nèi)存在能級(jí)(C)原子有確定的大小 (D)原子有核心,B,8某原子處于4D1/2態(tài),若將其放于弱磁場(chǎng)中,則能級(jí)分裂為： (A) 2個(gè)； (B) 9個(gè)； (C)不分裂； (D)4個(gè),7.原始的斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)是想證明軌道角動(dòng)量空間取向量子化, 后來(lái)結(jié)果證明的是: (A) 軌道角動(dòng)量空間取向量子化; (B) 自旋角動(dòng)量空間取向量子化; (C) 軌道和

6、自旋角動(dòng)量空間取向量子化; (D) 角動(dòng)量空間取向量子化不成立。,C,C,9.朗德因子g的應(yīng)用范圍是 : (A) 弱外磁場(chǎng)中的正、反常塞曼效應(yīng)； (B) 弱外磁場(chǎng)中的正常塞曼效應(yīng); (C) 對(duì)弱、強(qiáng)外磁場(chǎng)均成立, 但取值不同; (D) 弱外磁場(chǎng)中的正常塞曼效應(yīng)和帕邢-巴克效應(yīng)。,A,10.產(chǎn)生兩條鈉黃線(xiàn)的躍遷是： （A）32P1/232S1/2 , 32P3/232S1/2 （ B）3 2S1/232P1/2 , 32S1/232P3/2（C）3 2D3/232P1/2, 32D3/232P3/2 （ D）3 2D3/232P1/2 , 32D3/232P3/2,A,11.堿金屬原子能級(jí)的雙重

7、結(jié)構(gòu)是由于下面的原因產(chǎn)生: （A)相對(duì)論效應(yīng); （ B) 原子實(shí)極化; （C) 價(jià)電子的軌道貫穿; （D) 價(jià)電子自旋與軌道角動(dòng)量相互作用。,D,12.在（1）粒子散射實(shí)驗(yàn)，（2）弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)，（3）史特恩蓋拉實(shí)驗(yàn)，（4）反常塞曼效應(yīng)中，證實(shí)電子存在自旋的有： （A）（1），（2）; （B）（3）,（4）; （C）（2）,（4）; （D）（1）,（3）.,B,14.硫原子射線(xiàn)束，通過(guò)非均勻磁場(chǎng)時(shí)，在屏上得到的黑條數(shù)： (A) 2 ； (B) 3 ; (C) 4 ; (D) 5,D,13.正常塞曼效應(yīng)中，沿磁場(chǎng)方向觀(guān)察時(shí)將看到幾條譜線(xiàn)： （A）0； （B）1； （C）2； （ D）3,C,15

8、.f電子的總角動(dòng)量量子數(shù)j可能取值為： (A) 1/2，3/2; (B) 3/2，5/2; (C) 5/2，7/2; (D) 7/2，9/2.,C,16.處于L=3, S=2原子態(tài)的原子,其總角動(dòng)量量子數(shù)J的可能取值為: (A) 3, 2,1; (B) 5, 4, 3, 2, 1; (C) 6, 5, 4, 3; (D) 5/2, 4/2, 3/2, 2/2, 1/2。,B,17.在LS耦合下，兩個(gè)等價(jià)p電子能形成的原子態(tài)是： (A) 1D，3D；(B) 1P，1D，3P，3D；(C) 1D，3P，1S； (D) 1D，3D，1P，3P，1S，3S。,C,18氬（18）原子基態(tài)的電子組態(tài)及原子

9、態(tài)是： .1s22s22p63s23p6 1S0 .1s22s22p6p63d8 3P0.1s22s22p63p8 1S0 . 1s22s22p63p43d2 2D1/2,A,19.滿(mǎn)殼層或滿(mǎn)次殼層電子組態(tài)相應(yīng)的原子態(tài)是: (A) 3S0 ; (B) 1S0 ; (C) 3P0 ; (D) 1P1,20.由狀態(tài)2p3p 3P到2s2p 3P的輻射躍遷： (A) 可產(chǎn)生9條譜線(xiàn)；( B) 可產(chǎn)生7條譜線(xiàn)；(C) 可產(chǎn)生6條譜線(xiàn)； ( D) 不能發(fā)生。,C,B,21.某中性原子的電子組態(tài)是1s22s22p63p1,此原子是: (A) 處于激發(fā)態(tài)的堿金屬原子; (B) 處于基態(tài)的堿金屬原子; (C)

10、 處于基態(tài)的堿土金屬原子 ; (D)處于激發(fā)態(tài)的堿土金屬原子.,A,22.某原子的兩個(gè)等效d電子組成原子態(tài)1G4、1D2、1S0、3F4, 3, 2和3P2, 1, 0，則該原子基態(tài)為： (A) 1S0； (B) 1G4; (C) 3F2； (D) 3F4 。,C,23原子發(fā)射倫琴射線(xiàn)標(biāo)識(shí)譜的條件是: A.原子外層電子被激發(fā) B.原子外層電子被電離 C.原子內(nèi)層電子被移走 D.原子中電子的自旋軌道作用很強(qiáng),C,24.用電壓V加速的高速電子與金屬靶碰撞而產(chǎn)生X射線(xiàn)，若電子的電量為 - e，光速為c，普朗克常量為h，則所產(chǎn)生的X射線(xiàn)的短波限為： ( A) hc2/eV； (B) eV/2hc； (

11、C) hc/eV； (D) 2hc/eV。,C,25.X射線(xiàn)的連續(xù)譜有一定的短波極限,這個(gè)極限 （A）只取決定于加在射線(xiàn)管上的電壓, 與靶材料無(wú)關(guān).（B）取決于加在射線(xiàn)管上的電壓,并和靶材料有關(guān)；（C）只取決于靶材料,與加在射線(xiàn)管上的電壓無(wú)關(guān)；（D）取決于靶材料原子的電離能.,A,26.利用莫塞萊定律，試求波長(zhǎng)0.1935nm的K線(xiàn)是屬于哪種元素所產(chǎn)生的？ (A) Al（Z=13）； (B) Fe（Z=26）； (C) Ni（Z=28）； D. Zn（Z=30）。,B,二.填空題：,1. 1911年盧瑟福根據(jù) 粒子在原子內(nèi)的 散射現(xiàn)象，而提出了原子的 結(jié)構(gòu)模型。原子核的線(xiàn)度在 數(shù)量級(jí)；原子的線(xiàn)

12、度在 數(shù)量級(jí)。,答案：；大角度；核式； 10-15 m； 10-10 m,2.電子電荷的精確測(cè)定首先是由_完成的。特別重要的是他還發(fā)現(xiàn)了_ 是量子化的。,答案： 密立根， 電荷,3銫的逸出功為1.9eV，則銫的光電效應(yīng)紅限頻率為 ，閾值波長(zhǎng)為 ；如果要得到能量為1.5eV的光電子，必須使用波長(zhǎng)為 的光照射。,提示：利用愛(ài)因斯坦光電方程,4.玻爾原子理論的三條基本假設(shè)是 ， ， 。,定態(tài)假設(shè)；頻率條件；軌道角動(dòng)量量子化,5某類(lèi)氫離子的巴爾末系和賴(lài)曼系主線(xiàn)的波長(zhǎng)差等于133.7nm，則該類(lèi)氫離子的原子序數(shù)為Z= 。,提示：利用里德伯公式：,6原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)是由于 相互作用引起的。,答案：電子自

13、旋-軌道運(yùn)動(dòng),7堿金屬原子的價(jià)電子處于n=3,l=1,其精細(xì)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)符號(hào)應(yīng)為 ， 。,答案:,8塞曼效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明 。,答案:原子具有磁矩、電子具有自旋、原子角動(dòng)量空間取向量子化,9.造成堿金屬原子能級(jí)和氫原子能級(jí)不同的原因是 。,答案:原子實(shí)的極化、價(jià)電子貫穿原子實(shí),10.按照電子的殼層結(jié)構(gòu)， 原子中 相同的電子構(gòu)成一個(gè)殼層； 同一殼層中 相同的電子構(gòu)成一個(gè)支殼層。第一、三、五殼層分別用字母表示應(yīng)依次是 、 、 。,答案:主量子數(shù) ； 角量子數(shù)（或軌道量子數(shù)）；K；M；O 。,11.同科電子是指_的電子,同科電子組態(tài)形成原子態(tài)時(shí)必須考慮_.,答案：主量子數(shù)n, 角量子數(shù)l. 泡利原理,

14、12.氦原子的能級(jí)有兩套，一套是 重的，一套是 重的，從而產(chǎn)生的光譜應(yīng)有 套。歷史上曾認(rèn)為有兩種氦，對(duì)應(yīng)于前者的稱(chēng) 氦，對(duì)應(yīng)于后者的稱(chēng) 氦。,答案：.單（或三）; 三（或單）; 兩; 仲（或正）; 正（或仲）。,13. 處于基態(tài)42S1/2的鉀原子在B=0.500T的弱磁場(chǎng)中，可分裂為 個(gè)能級(jí)，相鄰能級(jí)間隔為 （三位有效數(shù)字）。,答案: 2; 0.92710-23J或5.7910-5eV,14原子發(fā)射倫琴射線(xiàn)標(biāo)識(shí)譜的條件是 。,答案:原子內(nèi)殼層電子的躍遷,15工作電壓為50kV的X光機(jī)發(fā)出的X射線(xiàn)的連續(xù)譜最短波長(zhǎng)為_(kāi)埃.,答案：0.248,三，簡(jiǎn)答題：,2堿金屬原子能級(jí)與軌道角量子數(shù)有關(guān)的原因

15、是什么？造成堿金屬原子精細(xì)能級(jí)的原因是什么？答案:堿金屬原子能級(jí)與軌道角量子數(shù)有關(guān)的原因是原子實(shí)的極化、價(jià)電子貫穿原子實(shí)。（2分）。造成堿金屬原子精細(xì)能級(jí)的原因是價(jià)電子的自旋與軌道的相互作用。（3分）,1.夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)的原理和結(jié)論。答案：原理：加速電子與處于基態(tài)的汞原子發(fā)生碰撞非彈性碰撞，使汞原子吸收電子轉(zhuǎn)移的4.9eV的能量躍遷到第一激發(fā)態(tài)。處第一激發(fā)態(tài)的汞原子返回基態(tài)時(shí)，發(fā)射2500埃的紫外光。（3分）結(jié)論：證明汞原子能量是量子化的，即證明玻爾理論是正確的。（2分）,4.一般光學(xué)光譜與X射線(xiàn)標(biāo)識(shí)譜產(chǎn)生機(jī)理上的差別.答案:一般光學(xué)光譜產(chǎn)生于價(jià)電子的躍遷,而X射線(xiàn)譜則產(chǎn)生于內(nèi)層電子的躍遷.,

16、3什么是X射線(xiàn)的軔致輻射？答案：帶電粒子在加速或減速時(shí)必伴隨著輻射,而當(dāng)帶電粒子與原子(原子核)相碰撞,發(fā)生驟然減速時(shí),由此伴隨產(chǎn)生的輻射稱(chēng)為軔致輻射,四： 計(jì)算題,1假定金核半徑為7.0fm，試問(wèn)：入射質(zhì)子需要多少能量，才能在對(duì)頭碰撞時(shí)剛好到達(dá)金核的表面（已知金原子的原子序數(shù)為Z=79）？若金核改為鋁核，使質(zhì)子在對(duì)頭碰撞時(shí)剛好到達(dá)鋁核的表面，那么，入射質(zhì)子的能量應(yīng)為多少？設(shè)鋁核半徑為4.0fm。,2.一個(gè)光子電離處于基態(tài)的氫原子，被電離的電子重新和質(zhì)子結(jié)合成處于第一激發(fā)態(tài)的氫原子，同時(shí)放出波長(zhǎng)為626埃的光子.求原入射光子的能量和自由電子動(dòng)能.,3.一個(gè)動(dòng)能為3.0eV的電子被氦核所俘獲，并發(fā)出波長(zhǎng)為2400埃的光子. 試問(wèn)該電子被俘獲到氦離子He+的哪個(gè)能級(jí)？試求He+離子由該能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)發(fā)出光子的波長(zhǎng).,4.當(dāng)處于基態(tài)的氫原子被12.3eV光子激發(fā)后，被激發(fā)的氫原子可能產(chǎn)生幾條譜線(xiàn)？求出相應(yīng)譜線(xiàn)的頻率（用玻爾理論，不考慮電子自旋）,解：基態(tài)的氫原子被12.3eV光子激發(fā)后，躍遷到的能級(jí)n=3。被激發(fā)的氫原子可能產(chǎn)生3條譜線(xiàn)，相應(yīng)譜線(xiàn)的頻率分別是,5試求出磷（P,Z=15