原子物理学复习..docx
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1、第一章原子的基本状况、学习要点A( g)1 .原子的质量和大小,M (X) naAuNO=6.022 X10?3/molR 10 -10 m ,12 C的质量 1.66054 10 -27kg121u2 .原子核式结构模型汤姆孙原子模型(2)粒子散射实验:装置、结果、分析2Ze20 M v2 Ctg2散射角:2rm 1 2Z e2 (14 0 Mv01sin 2),粒子正入射:4Z e22 rm4 0 M01015- 1410 m原子的核式结构模型粒子散射理论:库仑散射理论公式:(5)原子核大小的估计(会推导):、基本练习1 .选择(1) 原子半径的数量级是:A. 10- 10cm; B.10
2、 -8 m C. 10m-10D.10 -13 m(2)原子核式结构模型的提出是根据粒子散射实验中:A.绝大多数 粒子散射角接近180 B.粒子只偏2C.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(3)用相同能量的粒子束和质子束分别与金箔正碰,测量金原子核半径的上限.问用质子束所得结果是用粒子束所得结果的几倍?A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 24 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。2 .简答题(1) 简述卢瑟福
3、原子有核模型的要点.(2) 简述 粒子散射实验.粒子大角散射的结果说明了什么?3.褚书课本 P20 21:(1) . (2) . (3);第二章原子的能级和辐射一、学习要点:1. 氢原子光谱:线状谱、4个线系(记住名称、顺序)、广义巴尔 末公式R(,尢)、m n光谱项t n卫2、并合原则: T (m) T (n)2. 玻尔氢原子理论: 玻尔三条基本假设的实验基础和内容(记熟)(2)道理(会推):原子中假原子核静止,子核作匀速率周运4 o 222420rn 2na0 n , a00 20,529 AmeZ eZm? ee2JZecZ ,e2._1_ ;n -40 cnn40 c137En(1)2
4、meZ2e4R hcZ2 hcT n,n =1 234022n2n2(3): (a )原子4个系的形成r2 2me e4 , R Z J(4 0 )2 h3cm2(会推)n2非量子化道迁h mv2 (E En )2(b)夫一赫:装置、.果及分析;原子的离、激3.离子(He ,Li ,正子偶素 原子等)(1) He+光:克林系的、波数公式、与原子巴耳末系的异同等(2)理 理(会推):及原子核的运,子和原子核共同心作匀速率周运M meM mee,正荷中心之距42n 20e Z能量En(1)2 Z%,里德伯常数化ra r40 2 2n21 meM重()的4.道理索末菲量子化条件.pdq n q h,
5、 nq为整数1、2meZ2e44 0 2 2 b np n , En()a2 n, b a,n 1,2,3, ; n 1,2,3, , nn 一定,En 一定,长半轴一定,有n个短半轴,有n个椭圆轨道 (状态),即En为n度简并。二、基本练习1.选择题(1) 若氢原子被激发到主量子数为n的能级,当产生能级跃迁时可能发生的所有谱线总条数应为:A . n-1 B .n(n-1)/2 C .n(n+1)/2 D .n(2) 氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为:A. R/4 和 R/9 B.R 和 R/4C.4/R 和 9/RD.1/R 和 4/R(3 )氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原
6、子的电离电势为:A . 3Rhc/4 B. Rhc C.3Rhc/4e D. Rhc/e(4)欲使处于激发态的氢原子发出h线,则至少需提供多少能量(eV) ?A. 13.6B.12.09C.10.2D.3.4用能量为12.7eV的电子去激发基态氢原子时,受激氢原子向低 能级跃迁时最多可能出现几条光谱线(不考虑自旋);A.3B.10C.1D.4(6) 有速度为1.875 106姑 的自由电子被一质子俘获,放出一个光 子而形成基态氢原子,则光子的频率(Hz )为:D.2.1 10 16(7) 已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢 原子的结构的“正电子素”那么该“正电子素”由第一激发
7、态跃 迁时发射光谱线的波长应为:A . 3 R /8B.3 R /4C.8/3 R D.4/3 R(8) 象 子(带有一个单位负电荷)通过物质时,有些在核附近的轨道上将被俘获而形成原子,那么原子基态轨道半径与相应的电子轨道半径之比为(子的质量为m=206me )A.1/206B.1/(206)2C.206D.2062(9) 电子偶素是由电子和正电子组成的原子,基态电离能量为:A.-3.4eVB.+3.4eVC.+6.8eVD.-6.8eV(10) 根据玻尔理论可知,氦离子He+的第一轨道半径是:A . 2a0B. 4a0C. a0 /2D.吨/4(11 )在He+离子中基态电子的结合能是:A.
8、27.2eVB.54.4eVC.19.77eVD.24.17eV(12)夫一赫实验的结果表明:A电子自旋的存在; B原子能量量子化C原子具有磁性;D原子角动量量子化10.He+中的电子由某个轨道跃迁到另一轨道,相应物理量可能发 生的变化如下:A. 总能量增加,动能增加,加速度增加,线速度增加;B. 总能量增加,动能减少,加速度增加,线速度减少;C, 总能量减少,动能增加,加速度增加,线速度增加;D. 总能量减少,动能增加,加速度减少,线速度减少。10. 下图表示从基态起汞原子可能的某些能级(以eV为单位),总能量为9eV的自由电子与处于基态的汞原子碰撞,碰撞之后电子所具有的能量汞原子动量的变化
9、)。A. 0.2, 1.4, 4.1 ;C. 0.2, 2.3, 4.1 ;(以eV为单位)可能值是什么?(允许忽略B. 2.3, 3.5, 4.1 ;D. 1.4, 0.2, 3.5 。能量 (eV )-106-3.7-5.5-10.4 基态3 .简答题(1)用简要的语言叙述玻尔理论,并根据你的叙述导出氢原 子基态能量表达式.(2)写出下列物理量的符号及其推荐值(用国际单位制):真空 的光速、普朗克常数、玻尔半径、玻尔磁子、玻尔兹曼常数、万有引力 恒量.(2000南开大学)(3)解释下列概念:光谱项、定态、简并、电子的轨道磁 矩、对应原理.4 .计算题(1)为了将一次电离的氦离子激发到第二激
10、发态,用一快速电子 与氦离子相碰撞,试求电子的最小速度(设氦离子原先静止并处于 基态)当EkE ,其中Ek = 1 meV2,能使He+激到第二激2Vmin = (2 E /me) 1/2 = (2 48.36/(0.511 10 6) 1/2 3 10 8 = 4.13 10 6m s-1 2正子与子相遇可形成一构的子偶素。已知正子与子的量相等, 量相等但符号相反。假玻的原子理 子偶素适用,算其基的能量与 第一玻道半径(略去体系的整体运)。1E1-2E _1121m2 e,121me2136. eV68.eVr1-me a0 -e-2mea0529.10 2nm.楮 P76-77(1)(2)
11、 (4)(5)(6)(7)k *第二章量子力学初步学要点1 .德布意假 内容:(2) :戴革末12.26 (?),2meV,V2不准关系:x Px3量子力学原子的理道角量 pi口一1“,10,1,2, , n称道角量子数,道角量子数 l=0 1 2 3 4原子能量 En( 1 )2meZ2e4R hcZZhcT n,n =1234 02 2 nn2l , l 1 , ,0,1, ,l 1,l ,称道磁量子数,Iz道投影角量p.ml ,ml表征道角量外方向的取向,道角量外方向的投n,l , ml的名称、取范、所表描述子空运的三个量子数彳正的物理量表达式二、基本(1) 了德布意假,戴革末于1927
12、年在 晶体上做了子衍射从而明了:A. 子的波性和粒子性 B.子的波性 C.子的粒子性D.所有粒子具有二性(2) 德布意假可 下列关系式:A .E=h , p= h_; B.E= , P= ; C. E=h , p= _; D.E= ,p= (3) 使子的德布意假波100埃,加多大的加速:A. 11.51 10 6V ;B.24.4V ;C.24.4 10 5V;D.15.1V10-7S,原子个能能量(4) 如果一个原子于某能的 的最小不确定数量(以焦耳位)A. 10-34 ;B.10-27 ;C.10-24 ;D.10-303 .简答题(1) 波恩对波函数作出什么样的解释?(2) 请回答测不准
13、关系的主要内容和物理实质第四章碱金属原子和电子自旋、学习要点1. 碱金属原子光谱和能级(1)四个线系:主线系、第一辅线系(漫)、第二辅线系(锐)、柏格曼系(基)共振线、线系限波数、波数表达式2(2) 光谱项 T R R 2 RZ2n nn(3) 起始主量子数Li:n=2l, zZn iNa:n=3 ;K:n=4 ;Rb:n=5 ;Cs:n=6;Fr:n=7s ps s3 B.me自旋投影角动量P sz ms , ms21称自旋磁量子数碱金属原子能级选择定则(5) 原子实极化和轨道贯穿是造成碱金属原子能级与氢原子不同的原因2 .电子自旋(1)实验基础与内容:电子除具有质量、电荷外,还具有自旋角动
14、量p PsTVs i称自旋角量子数)和自旋磁矩 s s 1 , (s T 2单电子角动量耦合:总角动量pj量子数(内量子数、副量子数;总角动量1 t1 I称总角1 一,102的投影角动量,称总磁量子数(3)描述一个电子的量子态的四个量子数:强场:n, l ,m, ms ;弱场:n, l , j, mj原子态(光谱项)符号n2 s 1 LjS态不分裂,P, D , F ,G,态分裂为两层3 .碱金属原子光谱和能级的精细结构: 原因:电子自旋一轨道的相互作用选择定则:l 1 , j 0, 1画出锂、钠、钾原子的精细结构能级跃迁图:.基本练习:2. 选择题:(1)单个f电子总角动量量子数的可能值为:
15、值:A. j =3,2,1,0 ;C. j= 7/2 + ,5/2; 土B .j= 3 ;D. j= 5/2 ,7/2(2)已知一个价电子的11, s 1 2 ,试由mj m1 ms求mj的可能A .3/2,1/2 ,-1/2 ,-3/2 ;B. 3/2 ,1/2 ,1/2, -1/2 ,-1/2,-3/2;C .3/2,1/2 ,0,-1/2, -3/2;D. 3/2,1/2 ,1/2 ,0,-1/2, -1/2,-3/2;(3 )锂原子主线系的谱线在不考虑精细结构时,其波数公式的正确表达式应为:A. 2S nP ; B. nP 2S ; C 2S nP ;D.nP 2S(4 )碱金属原子的
16、光谱项为:A.T=R/n 2; B .T=Z 2R/n2;C .T=R/n *2 ; D.T=RZ*2/n*2(5) 锂原子从3P态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许 的谱线(不考虑精细结构)?A. 一条B.三条C.四条D.六条(6) 已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃,辅线系线系限 波长为3519埃,则Li原子的电离电势为:A 5.38VB.1.85VC.3.53VD.9.14V(9) 钠原子基项3S的量子改正数为1.37,试确定该原子的电离 电势:A.0.514V;B.1.51V;C.5.12V;D.9.14V(7) 碱金属原子能级的双重结构是由于下列哪一项产生:A.相对论效应B
17、.原子实的极化C.价电子的轨道贯穿D.价电子的自旋一轨道相互作用(8) 产生钠的两条黄谱线的跃迁是:A* 2P3/2 2S 1/2 ,2P1/2 2S 1/2;B 2S 1/2 *2P1/2 , 2S 1/2 *2P3/2;C* 2D3/2*2P1/2,2D3/2P3/2;D. 2D3/2 *2P1/2 ,2D3/2 *2P3/2(9 )碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因:A. 电子自旋的存在B.观察仪器分辨率的提高C.选择定则的提出D.轨道角动量的量子化(10) 考虑电子自旋,碱金属原子光谱中每一条谱线分裂成两条且两条线的间隔随波数增加而减少的是什么线系?A.主线系;B.锐线系;C.漫
18、线系;D.基线系(11) 如果1是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为:A. i o; B. i o 或 1; C. 11 ; D. 1 1(12 )碱金属原子的价电子处于n = 3, 1 = 1的状态,其精细结构的状态符号应为:A .32S1/2 .3%3/2; B.3P 1/2.3P3/2; C -3 2p 1/2-32P3/2;D .32D3/2.32D5/2(13 )下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的:A .12S1/2; B. 22S1/2; C .3 2P1/2 ; D. 32S1/2.32D5/2(14)对碱金属原子的精细结构12S1/2 12P1/2
19、, 32D5/2, 42F5/2,22D3/2这些状态中实际存在的是:A.1 2S1/2,32d5/2,42F5/2;B.12S1/2,12p1/2, 42F5/2;C.12P1/2,32D5/2,22D3/2;D.32D5/2, 42F5/2,32D3/2(15 )钠原子由nS跃迁到3P态和由nD跃迁到3P态产生的谱 线分别属于:A.第一辅线系和基线系B.柏格曼系和锐线系C.主线系和第一辅线系D.第二辅线系和漫线系(16 ) d电子的总角动量取值可能为:A二叵; B .匝,口; C.虽,困; D 222222.6, ,23. 简答题(1)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
20、属原子精细能级的原因是什么?为什么s态不分裂,P, D , F , G,态分裂为两层?(2 )造成氢原子精细能级和光谱的原因是什么?(4) 在强磁场下描述一个电子的一个量子态一般需哪四个量子 数?试写出各自的名称、.取值范围、力学量表达式?在弱磁场下情 况如何?试回答上面的问题.(5) 简述碱金属原子光谱的精细结构(实验现象及解释).6. 考虑精细结构,形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应为2.n 2 S1/ 2 2P 3/ 2 n 2S 1/ 2 22 P1 / 27. 处于2S1/2的基态钾原子,在0.40特斯拉的磁场中,若要诱导电子 的自旋变换方向,则需要外加振荡电磁场的
21、频率为11. 1010Hz4 .计算题1.褚书 P1431.2.4.5.第五章多电子原子一、学习要点1. 氦原子和碱土金属原子:(1)氦原子光谱和能级(正氦(三重态)、仲氦(单态)(2)镁原子光谱和能级2. 重点掌握L S耦合3. 洪特定则、朗德间隔定则、泡利不相容原理;4. 两个价电子原子的电偶极辐射跃迁选择定则;5. 复杂原子光谱的一般规律:位移律、交替律、三个电子的角动 量耦合、普用选择定则(电子组态的跃迁选择定则,又称宇称跃迁选 择定则,或拉波特定则;L-S耦合选择定则等)二、基本练习选择题(1)关于氦原子光谱下列说法错误的是:A.第一激发态不能自发的跃迁到基态;B.1s2p 3p2j
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