原子物理学期末总复习

原子物理学期末总复习一、原子物理学基础知识库仑散射公式：为库仑散射因子其中kEeZZactgab02214,22卢瑟福公式：2sin1642add原子核半径近似公式：cEeZZar0221min4其中kcccEmmmvmmmmvE2122212122121氢原子理论部分：里德伯公式：)'11(1~222nnRZ光电效应：爱因斯坦发展了普朗克的能量量子化假说,引入了光量子的概念,成功解释了光电效应.为截止电压和波长，分别为金属的红限频率，波长，分别为入射光的频率和，这里其中，脱出脱出U,212100002min2minchhWeUvmWvmchhee这里n=1对应莱曼线系；n=2对应巴尔莫线系，n=3对应帕邢线系…Z----原子序数，R---里德堡常数波尔为解释氢原子光谱提出三个基本假设:(1)定态假设,(2)频率条件,(3)轨道角动量量子化.并在此基础了推出轨道半径,能量量子化等一系列结论rvmrZee22024nvrmLe｛1222024rZnemZnren222211Z()R22neneZEmvmchcnnAeMRRMm对于氢原子或类氢离子电子的自旋为玻尔磁子TJTeVmeeB/109274.0/105788.022344434137.2510,(1)5.84(1)ZUeVnllZcmnll221121'()(0,)(,1,)BBhhmgmgBhBgg正常塞曼效应不存在自旋多电子原子电子组态:n1l1n2l2原子态(n1l1n2l2)2s+1Lj电子组态的耦合方式:L-S耦合,j-j耦合核外电子排布规则:泡利原理和能量最低原理泡利不相容原理：在一个原子中不可能有两个或者两个以上的电子具有完全相同的四个量子数（n,l,ml,ms）。换言之，原子中的每一个状态只能容纳一个电子.能级跃迁选择定则:)0'0(1,0;1,0)0'0(1,0;1,0;0除外耦合：对除外耦合：对JJJjjjJJJLSSL偶数’奇数即称相反，跃迁还需满足初末态宇iill同科电子：n和l二量子数相同的电子，它的两个电子组态形成的原子态满足偶数定则，即L+S=偶数元素周期律：每个壳层可容纳的最多电子数：2n2每个支壳层可容纳的最多电子数：2(2l+1)洪特定则：对于一个给定的电子组态形成的一组原子态，当某原子态的S最大时，它所处的能级位置最低；对于同一个S,又以L值大的为最低。附则：对同科电子，当同科电子数小于或等于闭壳层占有数一半时，具有最小J值的能级位置最低，为正常次序。当同科电子数大于闭壳层占有数的一半时，则具有最大J值的能级为最低，为倒转次序。能级次序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f…1.X射线的产生机制：连续谱----轫致辐射标识谱----电子内壳层的跃迁,空穴的存在时产生标识谱的先决条件2.莫塞莱公式：)()1(10246.0)2111()1(216222KHzZZRcc3.康普顿效应---光通过物质后散射光波长变长而且波长的变化仅与散射角有关，与具体散射物质无关.Acmhe)cos1(0243.0)cos1(光通过物体散射后能量的损失等于自由电子获得的动能习题汇编：1.卢瑟福的粒子散射实验说明了：[]（A）能级的存在；（B）原子核的存在；（C）核自旋的存在；(D）电子的存在。C2.一强度为I的粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。若=90°对应的瞄准距离为b，则这种能量的粒子与金核可能达到的最短距离为：[](A)b;(B)2b;(C)4b;(D)0.5b。B提示：利用库仑散射公式和原子核半径近似公式arctgabmin,22一，选择题3.在同一粒子源和散射靶的条件下观察到粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：[](A)4:1(B)1:2(C)1:4(D)1:8C4.原子核式结构模型的提出是根据粒子散射实验中粒子的[](A)绝大多数粒子散射角接近180(B)粒子只偏2～3(C)以小角散射为主也存在大角散射(D)以大角散射为主也存在小角散射C5.一次电离的氦离子（He+）处于n=2的激发态，根据波尔理论，能量E为[](A)-3.4eV(B)-6.8eV(C)-13.6eV(D)-27.2eVC6．夫兰克—赫兹实验证明了[](A)原子内部能量连续变化(B)原子内存在能级(C)原子有确定的大小(D)原子有核心B8某原子处于4D1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为：[](A)2个；(B)9个；(C)不分裂；(D)4个7.原始的斯特恩-盖拉赫实验是想证明轨道角动量空间取向量子化,后来结果证明的是:[](A)轨道角动量空间取向量子化;(B)自旋角动量空间取向量子化;(C)轨道和自旋角动量空间取向量子化;(D)角动量空间取向量子化不成立。CC9.朗德因子g的应用范围是:[](A)弱外磁场中的正、反常塞曼效应；(B)弱外磁场中的正常塞曼效应;(C)对弱、强外磁场均成立,但取值不同;(D)弱外磁场中的正常塞曼效应和帕邢-巴克效应。A10.产生两条钠黄线的跃迁是：[]（A）32P1/2→32S1/2,32P3/2→32S1/2（B）32S1/2→32P1/2,32S1/2→32P3/2（C）32D3/2→32P1/2,32D3/2→32P3/2（D）32D3/2→32P1/2,32D3/2→32P3/2A11.碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生:[]（A)相对论效应;（B)原子实极化;（C)价电子的轨道贯穿;（D)价电子自旋与轨道角动量相互作用。D12.在（1）α粒子散射实验，（2）弗兰克－赫兹实验，（3）史特恩－盖拉实验，（4）反常塞曼效应中，证实电子存在自旋的有：[]（A）（1），（2）;（B）（3）,（4）;（C）（2）,（4）;（D）（1）,（3）.B14.硫原子射线束，通过非均匀磁场时，在屏上得到的黑条数：[](A)2；(B)3;(C)4;(D)5D13.正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：[]（A）0；（B）1；（C）2；（D）3C15.f电子的总角动量量子数j可能取值为：[](A)1/2，3/2;(B)3/2，5/2;(C)5/2，7/2;(D)7/2，9/2.C16.处于L=3,S=2原子态的原子,其总角动量量子数J的可能取值为:[](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。B17.在LS耦合下，两个等价p电子能形成的原子态是：[](A)1D，3D；(B)1P，1D，3P，3D；(C)1D，3P，1S；(D)1D，3D，1P，3P，1S，3S。C18．氩（Ｚ＝18）原子基态的电子组态及原子态是：[]Ａ.1s22s22p63s23p61S0Ｂ.1s22s22p6２p63d83P0Ｃ.1s22s22p63p81S0Ｄ.1s22s22p63p43d22D1/2A19.满壳层或满次壳层电子组态相应的原子态是:[](A)3S0;(B)1S0;(C)3P0;(D)1P120.由状态2p3p3P到2s2p3P的辐射跃迁：[](A)可产生9条谱线；(B)可产生7条谱线；(C)可产生6条谱线；(D)不能发生。CB21.某中性原子的电子组态是1s22s22p63p1,此原子是:[](A)处于激发态的碱金属原子;(B)处于基态的碱金属原子;(C)处于基态的碱土金属原子;(D)处于激发态的碱土金属原子.A22.某原子的两个等效d电子组成原子态1G4、1D2、1S0、3F4,3,2和3P2,1,0，则该原子基态为：[](A)1S0；(B)1G4;(C)3F2；(D)3F4。C23．原子发射伦琴射线标识谱的条件是:[]A.原子外层电子被激发B.原子外层电子被电离C.原子内层电子被移走D.原子中电子的自旋—轨道作用很强C24.用电压V加速的高速电子与金属靶碰撞而产生X射线，若电子的电量为-e，光速为c，普朗克常量为h，则所产生的X射线的短波限为：[](A)hc2/eV；(B)eV/2hc；(C)hc/eV；(D)2hc/eV。C25.X射线的连续谱有一定的短波极限,这个极限[]（A）只取决定于加在射线管上的电压,与靶材料无关.（B）取决于加在射线管上的电压,并和靶材料有关；（C）只取决于靶材料,与加在射线管上的电压无关；（D）取决于靶材料原子的电离能.A26.利用莫塞莱定律，试求波长0.1935nm的K线是属于哪种元素所产生的？[](A)Al（Z=13）；(B)Fe（Z=26）；(C)Ni（Z=28）；D.Zn（Z=30）。B二.填空题：1.1911年卢瑟福根据粒子在原子内的散射现象，而提出了原子的结构模型。原子核的线度在数量级；原子的线度在数量级。答案：；大角度；核式；10-15m；10-10m2.电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现了_______是量子化的。答案：密立根，电荷3．铯的逸出功为1.9eV，则铯的光电效应红限频率为，阈值波长为；如果要得到能量为1.5eV的光电子，必须使用波长为的光照射。提示：利用爱因斯坦光电方程4.玻尔原子理论的三条基本假设是，，。定态假设；频率条件；轨道角动量量子化5．某类氢离子的巴尔末系和赖曼系主线的波长差等于133.7nm，则该类氢离子的原子序数为Z=。提示：利用里德伯公式：)n1-k1R(Z1~2226．原子光谱的精细结构是由于相互作用引起的。答案：电子自旋-轨道运动7．碱金属原子的价电子处于n=3,l=1,其精细结构的状态符号应为，。2/322/123,3PP答案:8．塞曼效应的实验结果说明。答案:原子具有磁矩、电子具有自旋、原子角动量空间取向量子化9.造成碱金属原子能级和氢原子能级不同的原因是。答案:原子实的极化、价电子贯穿原子实10.按照电子的壳层结构，原子中相同的电子构成一个壳层；同一壳层中相同的电子构成一个支壳层。第一、三、五壳层分别用字母表示应依次是、、。答案:主量子数；角量子数（或轨道量子数）；K；M；O。11.同科电子是指___________________的电子,同科电子组态形成原子态时必须考虑___________.答案：主量子数n,角量子数l.泡利原理12.氦原子的能级有两套，一套是重的，一套是重的，从而产生的光谱应有套。历史上曾认为有两种氦，对应于前者的称氦，对应于后者的称氦。答案：.单（或三）;三（或单）;两;仲（或正）;正（或仲）。13.处于基态42S1/2的钾原子在B=0.500T的弱磁场中，可分裂为个能级，相邻能级间隔为（三位有效数字）。答案:2;0.92710-23J或5.7910-5eV14．原子发射伦琴射线标识谱的条件是。答案:原子内壳层电子的跃迁15．工作电压为50kV的X光机发出的X射线的连续谱最短波长为__________埃.答案：0.248三，简答题：2．碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么？造成碱金属原子精细能级的原因是什么？答案:．碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是原子实的极化、价电子贯穿原子实。（2分）。造成碱金属原子精细能级的原因是价电子的自旋与轨道的相互作用。（3分）1.夫兰克—赫兹实验的原理和结论。答案：原理：加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收电子转移的4.9eV的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时，发射2500埃的紫外光。（3分）结论：证明汞原子能量是量子化的，即证明玻尔理论是正确的。（2分）4.一般光学光谱与X射线标识谱产生机理上的差别.答案:一般光学光谱产生于价电子的跃迁,而X射线谱则产生于内层电子的跃迁.3．什么是X射线的轫致辐射？答案：带电粒子