原子物理學(xué)期末總復(fù)習(xí)

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)庫侖散射公式：為庫侖散射因子其中kEeZZactgab02214,22盧瑟福公式：2sin1642add原子核半徑近似公式：cEeZZar0221min4其中kcccEmmmvmmmmvE2122212122121氫原子理論部分：里德伯伯公式：)11(1222nnRZ光電效應(yīng)：愛因斯坦發(fā)展了普朗克的能量量子化假說愛因斯坦發(fā)展了普朗克的能量量子化假說,引入了光引入了光量子的概念量子的概念,成功解釋了光電效應(yīng)成功解釋了光電效應(yīng).為截止電壓和波長(zhǎng)，分別為金屬的紅限頻率，波長(zhǎng)，分別為入射光的頻率和，這里其中，脫出脫出U,212100002min2minchhW

2、eUvmWvmchhee這里n=1對(duì)應(yīng)萊曼線系；n=2對(duì)應(yīng)巴爾莫線系，n=3對(duì)應(yīng)帕邢線系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)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)定態(tài)假設(shè),(2)頻率條件頻率條件,(3)軌道角動(dòng)量量子化軌道角動(dòng)量量子化.并在此基礎(chǔ)了推出軌道半徑并在此基礎(chǔ)了推出軌道半徑,能量量子化等一系列結(jié)論能量量子化等一系列結(jié)論rvmrZee22024nvrmLe1222024rZnemZnren222211Z()R22ne neZEm vmchcnnAeMRRMm 對(duì)于氫原子或類氫離子電子的自旋電子的自旋為玻爾磁子TJTeVmeeB/109274.

3、0/105788. 022344434137.25 10,(1)5.84(1)ZUeVn l lZcmn l l221121()(0,)(,1,)BBhhm gm gBhBgg正常塞曼效應(yīng)不存在自旋多電子原子多電子原子電子組態(tài)電子組態(tài): n1l1n2l2原子態(tài)原子態(tài)(n1l1n2l2)2s+1Lj電子組態(tài)的耦合方式電子組態(tài)的耦合方式:L-S耦合耦合, j-j耦合耦合核外電子排布規(guī)則核外電子排布規(guī)則:泡利原理泡利原理和和能量最低原理能量最低原理泡利泡利不相容不相容原理原理：在一個(gè)原子中不可能有兩個(gè)或者兩個(gè)：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)（以上的電子具有完全相同

4、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)躍遷選擇定則能級(jí)躍遷選擇定則:)00( 1, 0; 1, 0)00( 1, 0; 1, 0; 0除外耦合：對(duì)除外耦合：對(duì)JJJjjjJJJLSSL偶數(shù)奇數(shù)即稱相反，躍遷還需滿足初末態(tài)宇iill同科電子：同科電子：n和和l二量子數(shù)相同的電子，它的兩個(gè)電子組態(tài)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)滿足偶數(shù)定則，即形成的原子態(tài)滿足偶數(shù)定則，即L+S=偶數(shù)偶數(shù)元素周期律：元素周期律：每個(gè)殼層可容納的最多電子數(shù)：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

5、多電子數(shù)：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)，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)的當(dāng)某原子態(tài)的S最大時(shí)，它所處的能級(jí)位置最低；最大時(shí)，它所處的能級(jí)位置最低；對(duì)于同一個(gè)對(duì)于同一個(gè)S,又以又以L值大的為最低。值大的為最低。附則：對(duì)同科電子，當(dāng)同科電子數(shù)附則：對(duì)同科電子，當(dāng)同科電子數(shù)小于或等于小于或等于閉殼層閉殼層占有數(shù)一半時(shí)，具有最小占有數(shù)一半時(shí)，具有最小J值的能級(jí)位置最低，為值的能級(jí)位置最低，為正常次正常次序序。當(dāng)同科電子數(shù)。當(dāng)同科電子數(shù)大于大于閉殼層占有數(shù)的一半時(shí)，則具有最閉殼層占有數(shù)的一半時(shí)，則具有最大大J值

6、的能級(jí)為最低，為值的能級(jí)為最低，為倒轉(zhuǎn)次序。倒轉(zhuǎn)次序。能級(jí)次序：能級(jí)次序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f1.X射線的產(chǎn)生機(jī)制：射線的產(chǎn)生機(jī)制：連續(xù)譜連續(xù)譜-軔致輻射軔致輻射標(biāo)識(shí)譜標(biāo)識(shí)譜-電子內(nèi)殼層的躍遷電子內(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：莫塞萊公式：)() 1(10246. 0)2111() 1(216222KHzZZRcc3.康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)-光通過物質(zhì)后散射光波長(zhǎng)變長(zhǎng)而且波長(zhǎng)的光通過物質(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)無關(guān)變化僅與散射角有關(guān)，與具體散射物質(zhì)無關(guān)

7、.Acmhe)cos1 (0243. 0)cos1 (光通過物體散射后能量的損失等于自由電子獲得的動(dòng)能光通過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：利用庫侖散射公式和原子核半徑近似公式arctgabmin,22一，選擇題3.在同一粒子源和散射靶的條件下觀察到粒子

8、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) 1:8C4.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)以大角散射為主也存在小角散射C5.一次電離的氦離子（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) -27.2eVC6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B8某原子處于4D1

9、/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。 CC9.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)。 A10.產(chǎn)生兩條鈉黃線的躍遷是： （A）32P1/2

10、32S1/2 , 32P3/232S1/2 （ B）3 2S1/232P1/2 , 32S1/232P3/2（C）3 2D3/232P1/2, 32D3/232P3/2 （ D）3 2D3/232P1/2 , 32D3/232P3/2A11.堿金屬原子能級(jí)的雙重結(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。 D12.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

11、）（1）,（3）. B14.硫原子射線束，通過非均勻磁場(chǎng)時(shí)，在屏上得到的黑條數(shù)： (A) 2 ； (B) 3 ; (C) 4 ; (D) 5 D13.正常塞曼效應(yīng)中，沿磁場(chǎng)方向觀察時(shí)將看到幾條譜線： （A）0； （B）1； （C）2； （ D）3C15.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.C16.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,

12、 2/2, 1/2。B17.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。C18氬（18）原子基態(tài)的電子組態(tài)及原子態(tài)是： .1s22s22p63s23p6 1S0 .1s22s22p6p63d8 3P0.1s22s22p63p8 1S0 . 1s22s22p63p43d2 2D1/2A19.滿殼層或滿次殼層電子組態(tài)相應(yīng)的原子態(tài)是: (A) 3S0 ; (B) 1S0 ; (C) 3P0 ; (D) 1P120.由狀態(tài)2p3p 3P到2s2p 3P的輻射躍遷： (A) 可

13、產(chǎn)生9條譜線；( B) 可產(chǎn)生7條譜線；(C) 可產(chǎn)生6條譜線； ( D) 不能發(fā)生。CB 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) 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. A22.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 。 C23原子發(fā)射倫琴射線標(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

14、 D.原子中電子的自旋軌道作用很強(qiáng)C24.用電壓V加速的高速電子與金屬靶碰撞而產(chǎn)生X射線，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射線的短波限為： ( A) hc2/eV； (B) eV/2hc； (C) hc/eV； (D) 2hc/eV。C25.X射線的連續(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管上的電壓, 與靶材料無關(guān).（B）取決于加在射線管上的電壓,并和靶材料有關(guān)；（C）只取決于靶材料,與加在射線管上的電壓無關(guān)；（D）取決于靶材料原子的電離能.A26.利用莫塞萊定律，試求波長(zhǎng)0.1935nm的K線是屬于哪種元素所產(chǎn)生的？ (A) Al（Z=13）；

15、 (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。原子核的線度在 數(shù)量級(jí)；原子的線度在 數(shù)量級(jí)。答案：；大角度；核式； 10-15 m； 10-10 m2.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

16、件；軌道角動(dòng)量量子化5某類氫離子的巴爾末系和賴曼系主線的波長(zhǎng)差等于133.7nm，則該類氫離子的原子序數(shù)為Z= 。提示：利用里德伯公式：)n1-k1R(Z12226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 ， 。2/322/123 ,3PP答案:8塞曼效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明 。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)

17、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 氦，對(duì)應(yīng)于后者的稱 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5.791

18、0-5eV 14原子發(fā)射倫琴射線標(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射線的連續(xù)譜最短波長(zhǎng)為_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25

19、00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射線譜則產(chǎn)生于內(nèi)層電子的躍遷. 3什么是X射線的軔致輻射？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)生的輻射稱為軔致輻射四： 計(jì)算題1假定金核半徑為7.0fm，試問：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？求出相應(yīng)譜線的頻率（用玻爾理論，不