原子物理学习题

原子物理学习题

第一章 原子的核式结构

1．选择题：

(1)原子半径的数量级是：

－

A．1010cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m

(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 （3）进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明： A. 原子不一定存在核式结构 B. 散射物太厚

C. 卢瑟福理论是错误的 D. 小角散射时一次散射理论不成立

(4)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. 2

(5)动能EK=40keV的?粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为（m）：

A.5.9?10?10? B.3.0?10?12 C.5.9?10-12 D.5.9?10-14

(6)如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？

A.2 B.1/2 C.1 D .4

(7)在金箔引起的?粒子散射实验中,每10000个对准金箔的?粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的?粒子会有多少？

A. 16 B..8 C.4 D.2

(8）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.2:2 C.1:4 D.1:8

（9）在?粒子散射实验中,若把?粒子换成质子,要想得到?粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使：

A.质子的速度与?粒子的相同； B．质子的能量与?粒子的相同； C．质子的速度是?粒子的一半； D．质子的能量是?粒子的一半 (a)不辐射可见光的物体; (b)不辐射任何光线的物体;

(c)不能反射可见光的物体;(d)不能反射任何光线的物体; (e)开有小孔空腔. 3．计算题：

-5

（1）当一束能量为4.8Mev的?粒子垂直入射到厚度为4.0×10cm的金箔上时探测器沿20°方向上每秒记录到2.0×104个?粒子试求：

①仅改变探测器安置方位,沿60°方向每秒可记录到多少个?粒子？ ②若?粒子能量减少一半,则沿20°方向每秒可测得多少个?粒子？

③?粒子能量仍为4.8MeV,而将金箔换成厚度的铝箔,则沿20°方向每秒可记录到多少个?粒子?(ρ金＝19.3g/cm3 ρ铅＝27g /cm3；A金＝179 ,A铝＝27,Z金＝79 Z铝＝13)

(2)试证明:α粒子散射中α粒子与原子核对心碰撞时两者之间的最小距离是散射角为900时相

1

对应的瞄准距离的两倍.

(3)10Mev的质子射到铜箔片上,已知铜的Z=29, 试求质子散射角为900时的瞄准距离b和最接近于核的距离rm.

（4）动能为5.0MeV的?粒子被金核散射，试问当瞄准距离分别为1fm和10fm时，散射角各为多大？

（5）假设金核半径为7.0fm，试问：入设质子需要多大能量，才能在对头碰撞时刚好到达金核表面？

（6）在?粒子散射实验中，如果用银箔代替金箔，二者厚度相同，那么在同样的偏转方向，同样的角度间隔内，散射的?粒子数将减小为原来的几分之几？银的密度为10.6公斤／分米3，原子量为108；金的密度为19.3公斤／分米3,原子量197。

（7）能量为3.5MeV的细?粒子束，射到单位面积质量为1.05×10-2kg／m2的银箔上，如题图所示。?粒子与银箔表面成60o角，在离?入射线成?＝20o的方向上，离银箔散射区距离L

2

＝0。12米处放一窗口面积为6.0×10-5m的计数器。测得散射进此窗口的?粒子是全部入射?粒子的百分之29，若已知银原子量为107.9，试求银的核电核数Z。 窗口

? 200

600 L

计数器

银箔

第二章 玻尔氢原子理论

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/4 C.4/R 和9/R D.1/R 和4/R (3)氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为： A．3Rhc/4 B. Rhc C.3Rhc/4e D. Rhc/e

(4)氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是：

A．13.6V和10.2V; B –13.6V和-10.2V; C.13.6V和3.4V; D. –13.6V和-3.4V (5)由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径a0的数值是：

A.5.29?10?10m B.0.529×10m C. 5.29×10m

-10-12

D.529×10m

-12

(6)根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则：

A.可能出现10条谱线，分别属四个线系 B.可能出现9条谱线，分别属3个线系 C.可能出现11条谱线，分别属5个线系 D.可能出现1条谱线，属赖曼系 (7)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.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.4

(8)氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,按照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条

2

线？

A.1 B.6 C.4 D.3

(9)氢原子光谱由莱曼、巴耳末、帕邢、布喇开系…组成.为获得红外波段原子发射光谱,则轰击基态氢原子的最小动能为:

A .0.66 eV B.12.09eV C.10.2eV D.12.57eV

(10)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．3 B.10 C.1 D.4

(11)有速度为1.875?10m/s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:

A．3.3?10； B.2.4?10 ； C.5.7?10； D.2.1?10. (12)按照玻尔理论基态氢原子中电子绕核运动的线速度约为光速的： A.1/10倍 B.1/100倍 C .1/137倍 D.1/237倍 (13)玻尔磁子?B为多少焦耳／特斯拉？ A．0.927?10?19151515166 B.0.927?10?21 C. 0.927?10?23 D .0.927?10?25

（14）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”由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为：

A．3R? /8 B.3R?/4 C.8/3R? D.4/3R?

(15)象?原子，那么??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.1/206 B.1/(206)2 C.206 D.2062

(16)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.-3.4eV B.+3.4eV C.+6.8eV D.-6.8eV (17)根据玻尔理论可知，氦离子He+的第一轨道半径是： A．2a0 B. 4a0 C. a0/2 D. a0/4

(18)一次电离的氦离子 He+处于第一激发态（n=2）时电子的轨道半径为： A.0.53?10-10m B.1.06?10-10m C.2.12?10-10m D.0.26?10-10m

(19)假设氦原子（Z=2）的一个电子已被电离，如果还想把另一个电子电离，若以eV为单位至少需提供的能量为：

A．54.4 B.-54.4 C.13.6 D.3.4 (20）在He+离子中基态电子的结合能是：

A.27.2eV B.54.4eV C.19.77eV D.24.17eV (21)夫—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 (22）夫—赫实验使用的充气三极管是在：

A.相对阴极来说板极上加正向电压,栅极上加负电压； B.板极相对栅极是负电压,栅极相对阴极是正电压； C.板极相对栅极是正电压,栅极相对阴极是负电压； D.相对阴极来说板极加负电压,栅极加正电压

(23）处于基态的氢原子被能量为12.09eV的光子激发后,其轨道半径增为原来的

3

A．4倍 B.3倍 C.9倍 D.16倍

(24）氢原子处于基态吸收?1=1026?的光子后电子的轨道磁矩为原来的（ ）倍： A．3； B. 2； C.不变； D.9 2．简答题:

（1）19世纪末经典物理出现哪些无法解决的矛盾？

（2）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. （3）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.

（4）解释下列概念：光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、对应原理. （5）简述玻尔对原子结构的理论的贡献和玻尔理论的地位与不足. (6) 波尔理论的核心是什么?其中那些理论对整个微观理论都适用?

(7) 为什么通常总把氢原子中电子状态能量作为整个氢原子的状态能量?

(8) 对波尔的氢原子在量子态时,势能是负的,且数值大于动能,这意味着什么?当氢原子总能量为正时,又是什么状态?

(9)为什么氢原子能级,随着能量的增加,越来越密?

（10）分别用入射粒子撞击氢原子和氦粒子,要使它们在量子数n相同的相邻能级之间激发,问在哪一种情况下,入射粒子必须具有较大的能量?

（11）当原子从一种状态跃迁到另一种状态时,下列物理量中那些是守恒的?

总电荷,总电子数,总光子数,原子的能量,总能量,原子的角动量,原子的线动量,总线动量. （12）处于n=3的激发态的氢原子(a)可能产生多少条谱线?

(b)能否发射红外线? (c)能否吸收红外线?

(13) 有人说:原子辐射跃迁所相应的两个状态能量相差越大,其相应的辐射波长越长,这种说法对不对?

(14) 具有磁矩的原子在横向均匀磁场和横向非均匀磁场中运动时有什么不同? (15) 要确定一个原子的状态,需要哪些量子数?

(16) 解释下述的概念或物理量,并注意它们之间的关系:激发和辐射；定态、基态、激发态和电离态；能级和光谱项：线系和线系限；激发能，电离能；激发电位、共振电位、电离电位；辐射跃迁与非辐射跃迁。

3．计算题:

(1)单色光照射使处于基态的氢原子激发,受激发的氢原子向低能级跃迁时可能发出10条谱线.问:①入射光的能量为多少？②其中波长最长的一条谱线的波长为多少？（hc=12400eV·?）

(2)已知一对正负电子绕共同质心转动会形成类似氢原子结构-正电子素.试求： ①正电子素处于基态时正负电子间的距离；

②n=5时正电子素的电离能（已知玻尔半径a0=0.529?）.

?(3)不计电子自旋当电子在垂直于均匀磁场B的平面内运动时,试用玻尔理论求电子动态轨道

半径和能级（提示： En?1??mev2????B ; 2???e?n p??n?） 2m(4)氢原子巴尔末系的第一条谱线与He+离子毕克林系的第二条谱线(6→4)两者之间的波长差是多少?(RH=1.09678×10-3 ?, RHe=1.09722×10-3 ?)

(5)设氢原子光谱的巴耳末系的第一条谱线H?的波长为??,第二条谱线H?的波长为??,试

?????????证明:帕邢系的第一条谱线的波长为??

4

(6) 一个光子电离处于基态的氢原子,被电离的自由电子又被氦原子核俘获,形成处于n?2能级的氦离子He+,同时放出波长为500nm的光子,求原入射光子的能量和自由电子的动能,并用能级图表示整个过程.

(7) 在天文上可观察到氢原子高激发态之间的跃迁,如n?108与n?109之间,请计算此跃迁的波长和频率.

(8) He+离子毕克林系的第一条谱线的波长与氢原子的巴耳末系H?线相近. 为使基态的He+离子激发并发出这条谱线,必须至少用多大的动能的电子去轰击它?

(9) 试用光谱的精细结构常数表示处于基态的氢原子中电子的速度、轨道半径、氢原子的电离电势和里德伯常数.

(10) 计算氢原子中电子从量子数为n的状态跃迁到n?1的状态时所发出谱线的频率.

(11) 试估算一次电离的氦离子He、二次电离的锂离子Li???的第一玻尔轨道半径、电离电势、

第一激发电势和赖曼系第一条谱线波长分别与氢原子的上述物理量之比值。.

??11~（12）Li（Z＝3）原子，其主线系光谱的波数公式??R?。已?22???n?0.0401????1?0.5951知Li原子电离成Li离子需要203.44eV的能量。问如要把Li粒子电离为Li离子，需要多

少能量。

（13）设在斯特恩-格拉赫实验中，不均匀磁场长度为d?10cm,从不均匀磁场的端点到屏的距离d??10cm，

＋＋＋

＋

＋＋

dB?1.0?102T?m?1，银原子的速度??500m?s?1，试求屏上两银原子条纹之间dZ?25的间距。已知银原子的质量mAg?1.792?10值pz??9.27?10?24A?m2。

kg，基态银原子磁矩在空间任意方向的量子化取

（14）试计算赖曼系、巴尔末系和帕邢系的波长范围（即求出每个线系的最短波长和最长波长的值），确定它们所属的光谱区域。

（15）氢原子的下列谱线各属哪个线系：970?,4341?,与9546?？它们各相应于什么跃迁？ （16）当氢原子放出光子时，由于光子具有能量，而使氢原子受到反冲。证明，此时光波波长变化为：

???h??h(1?)?(??????/)2Mc?2Mc（17）试问二次电离的锂离子Li++, 从其第一激发态向基态跃迁时发出的光子，是否有可能使处于基态的一次电离的氦离子He+的电子电离掉？

（18）试确定氢原子放射波长为12818?的谱线时，氢原子电子角动量的变化。已知给定的谱线属于帕邢系。RH=1.0967758*107米-1（19）在受到单能量电子照射时，原子态氢发射出波长为

5

迁.

(4)①试写出钠原子主线系、第一辅线系、第二辅线系和伯格曼系的波数表达式. ②已知：?s?1.35,?p?0.86,?d?0.01,求钠原子的电离电势.

③若不考虑精细结构，则钠原子自3D态向低能级跃迁时，可产生几条谱线？是哪两个能级间的跃迁？各对应哪个线系的谱线？

④若考虑精细结构，则上问中谱线分别是几线结构？用光谱项表达式表示出相应的跃迁.

(5) 已知锂原子基态的光谱项T2S =43484cm-1,共振线（即主线系第一条谱线）波长为6707 ?。试计算锂原子的电离电势和第一激发电势。

(6) 已知锂原子光谱项的量子数修正值 s =0 .40， p=0. 05，试估算处于3s 激发态的锂原子向较低能级跃迁时可观察到的谱线的波长（不考虑精细结构）。

(7) 钠原子的基态为3S.其电离电势和第一激发电势分别为5.139V和2. 104V，试求3S和3P谱项的量子数修正值?s和?p。

(8) 铯蒸汽光谱的锐线系主线由波长为14695?和13588?的两条分线组成，试求这一线系的其余谱线双线间的间隔。

(9) 已知某碱金属原子中的价电子从3d态跃迁到3 p态，考虑精细结构，画出全部可能发生的跃迁。(10) 忽略电子的自旋——轨道相互作用，试求碱金属原子能级的简并度，若考虑旋——轨作用，碱金属原子能级的简并度又如何？

(11) 试写出电子在氢原子中 n=3时的谱项符号，主量子数为n的氢原子能级有多少个精细结构成分？

第五章 多电子原子

1.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 3P2,1,0能级是正常顺序； C.基态与第一激发态能量相差很大； D.三重态与单态之间没有跃迁 (2)氦原子由状态1s2p 3P2,1,0向1s2s 3S1跃迁,可产生的谱线条数为：

A.0； B.2； C.3； D.1

(3)氦原子由状态1s3d 3D3,2,1向1s2p3P2,1,0跃迁时可产生的谱线条数为：

A.3； B.4； C.6； D.5

(4)氦原子有单态和三重态两套能级,从而它们产生的光谱特点是:

A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线； B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线； C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线;

D.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系较为复杂,不一定是三线. (5)下列原子状态中哪一个是氦原子的基态？

A.1P1； B.3P1 ; C.3S1; D．1S0 ; (6)氦原子的电子组态为n1pn2s,则可能的原子态：

A.由于n不确定不能给出确定的J值,不能决定原子态； B.为n1pn2s 3D2,1,0和n1pn2s 1D1；

C.由于违背泡利原理只存单态不存在三重态； D.为n1pn2s 3P2,1,0和n1pn2s 1P1.

(7)C++离子由2s3p 3P2,1,0到2s3s 3S1两能级的跃迁,可产生几条光谱线？

A.６条； B．３条； C．２条； D．１条． (8)氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:

A.因为自旋为1/2,l 1=l2=0 故J=1/2?; B.泡利不相容原理限制了1s1s3S1的存在;

11

C..因为三重态能量最低的是1s2s3S1; D.因为1s1s3S1和 1s2s3S1是简并态 (9)泡利不相容原理说:

A.自旋为整数的粒子不能处于同一量子态中；B.自旋为整数的粒子能处于同一量子态中； C.自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中; D.自旋为半整数的粒子不能处于同一量子态中. (10)若某原子的两个价电子处于2s2p组态,利用L－S耦合可得到其原子态的个数是：

A.1； B.3; C.4; D.6.

(11)4D3/2 态的值是：A.-３?2 ; B.3?2; C.-２?2; D.２?2 (12)一个p电子与一个 s电子在L－S耦合下可能有原子态为：

A.3P0,1,2, 3S1 ; B .3P0,1,2 , 1S0; C.1P1 , 3P0,1,2 ; D.3S1 ,1P1

(13)设原子的两个价电子是p电子和d电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有： A.4个 ； B.9个 ； C.12个 ； D.15个 ； (14)电子组态2p4d所形成的可能原子态有：

３１３

A．1P P F F； B. 1P 1D 1F 3P 3D 3F; C．3F 1F; D.1S 1P 1D 3S 3P 3D. (15)硼（Z=5）的B+离子若处于第一激发态,则电子组态为：

A.2s2p B.2s2s C.1s2s D.2p3s (16)铍（Be）原子若处于第一激发态,则其电子组态：

A.2s2s； B.2s3p； C.1s2p; D.2s2p (17)若镁原子处于基态,它的电子组态应为：

A．2s2s B.2s2p C.3s3s D.3s3p

(18)今有电子组态1s2p,1s1p,2d3p,3p3s,试判断下列哪些电子组态是完全存在的:

A.1s2p ,1s1p B.1s2p,2d3p C,2d3p,2p3s D.1s2p,2p3s (19)电子组态1s2p所构成的原子态应为:

A1s2p1P1 , 1s2p3P2,1,0 B.1s2p1S0 ,1s2p3S1 C1s2p1S0, 1s2p1P1 , 1s2p3S1 , 1s2p3P2,1,0; D.1s2p1S0,1s2p1P1 (20)判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:

A.3F2; B.4P5/2; C.2F7/2; D.3D1/2

(21)试判断原子态：1s1s3S1,1s2p3P2,1s2p1D1, 2s2p3P2中下列哪组是完全存在的？

A. 1s1s3S1 1s2p3P2 2s2p3P2 B .1s2p3P2 1s2p1D1

C. 1s2p3P2 2s2p3P2 D.1s1s3S1 2s2p3P2 1s2p1D1

(22)在铍原子中,如果3D1,2,3对应的三能级可以分辨,当有2s3d3D1,2,3到2s2p3P2,1,0的跃迁中可产生几条光谱线？

A．6 B.3 C.2 D.9 (23)有状态2p3d3P?2s3p3P的跃迁：

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

(24)已知Cl（Z=17）原子的电子组态是1s22s22p63p5,则其原子组态是：

A.2P1/2; B.4P1/2 ; C.2P3/2; D.4P3/2

(25) 原子处在多重性为5，J的简并度为7的状态,试确定轨道角动量的最大值：

A.6?; B.

12?; C. 15?; D. 30?

(26)试确定D3／2谱项可能的多重性：

A.1，3，5，7； B.2，4，6，8； C．3，5，7； D.2，4，6. (27)某系统中有三个电子分别处于s态.p态.d态,该系统可能有的光谱项个数是：

A．7； B.17； C.8； D.18 (28)钙原子的能级应该有几重结构？

12

A．双重； B.一.三重； C.二.四重； D.单重 2．简答题:

（1）简要解释下列概念：泡利不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则.

（2）L-S耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p，可能形成哪些原子态？若相应的能级顺序符合一般规律，应如何排列？并画出此原子由电子组态2p3p向2p3s可能产生的跃迁.

（3）写出两个同科p电子形成的原子态，那一个能级最低？ （4）写出两个同科d电子形成的原子态，那一个能级最低？ （5）写出5个同科p电子形成的原子态，那一个能级最低？ （6）写出4个同科p电子形成的原子态，那一个能级最低？

(7)汞原子有两个价电子,基态电子组态为6s6s若其中一个电子被激发到7s态（中间有6p态）由此形成的激发态向低能级跃迁时有多少种可能的光谱跃迁？画出能级跃迁图.

(8)某系统由一个d电子和一个2P3/2原子构成,求该系统可能的光谱项. (9)某系统由spd电子构成,试写出它的光谱项. (10)碳原子的一个价电子被激发到3d态,

①写出该受激原子的电子组态以及它们在L—S耦合下形成的原子态; ②画出对应的能级图并说明这些能级间能否发生电偶极跃迁?为什么？

（11）什么叫电子组态？为什么电子组态确定后，原子的状态还会有若干个？

（12）什么叫L-S耦合？什么叫j-j耦合？它们反映了原子内部什么性质的相互作用？（13）什么叫能级的多重性？为什么在L-S耦合中统一用2s+1决定？谱线的多重性又由什么决定？

（14）什么叫电子的量子态？什么叫同科电子？什么叫亚稳态？

（15）对于氦原子，指出下列那些状态不存在，并说明理由，对存在的状态列出由低能态到高能态的次序，并指出基态。

（16）氦及周期系第二族元素原子的光谱有何规律性？

（17）试述洪特定则及朗德间隔定则，它们的应用条件是什么？ （18）多电子原子光谱的一般规律有哪些？ 3．计算题:

(1) 试计算氦离子 (He+)的2p---1s谱线双重线成分间的波长差。 (2) 给出4s3d电子组态的LS耦合能级分裂图，应用朗德间隔定则预期每个多重态的精细结构分裂的比例，以光谱学符号标志各能级。(3) 已知镁原子 （Z=12)是二价原子，它符合LS耦合，问由价电子组态 3p4p直接跃迁到3s3p有多少种辐射跃迁？用原子态符号表示这些可能的跃迁，并做跃迁图。

(4) 已知原子处于F态，此状态对应于有同样的多重性，但量子数J取不同值的五个谱项，试确定量子数S、L、J，并写出五个谱项符号，并求出最大可能的总角动量。

(5) 氦原子中两个电子分别被激发到2p和3d状态。试求原子轨道总角动量量子数L的可能值和在各种情况下Pl1和Pl2之间的夹角，并以角动量矢量图表示之。 （6） 对于S=1/2和L=2计算PL ?PS 的可能值。

(7) 按LS耦合，下列电子组态可能形成哪些原子态

2p3s, 2p3p, 3s4d

第六章 磁场中的原子

基本练习：

1．选择题：

（1）在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：

A．0； B.1； C.2； D.3

（2）正常塞曼效应总是对应三条谱线，是因为：

A．每个能级在外磁场中劈裂成三个； B.不同能级的郎德因子g大小不同；

13

C．每个能级在外场中劈裂后的间隔相同； D.因为只有三种跃迁 （3）B原子态2P1/2对应的有效磁矩（g＝2／3）是 A.

2322?B； B. ?B； C. ?B ； D. ?B.

3332(4)在强外磁场中原子的附加能量?E除正比于B之外,同原子状态有关的因子有：

A.朗德因子和玻尔磁子 B.磁量子数、朗德因子 C.朗德因子、磁量子数ML和MJ D.磁量子数ML和MS (5)塞曼效应中观测到的?和?成分,分别对应的选择定则为：

A；?MJ??1(?);0(?) B. ?MJ??1(?);?1(?);?MJ?0时不出现； C. ?MJ?0(?)，?MJ??1(?)； D. ?ML??1(?);?MS?0(?) (6)原子在6G3/2状态,其有效磁矩为： A．

15515?B； B. 0； C. ?B； D. ??B 322(7)若原子处于1D2和2S1/2态,试求它们的朗德因子g值：

A．1和2/3； B.2和2/3； C.1和4/3； D.1和2 （8）由朗德因子公式当L=S,J≠0时,可得g值：

A．2； B.1； C.3/2； D.3/4 （9）由朗德因子公式当L=0但S≠0时,可得g值：

A．1； B.1/2； C.3； D.2

（10）如果原子处于2P1/2态,它的朗德因子g值：A.2/3； B.1/3； C.2； D.1/2 （11）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

（12）判断处在弱磁场中,下列原子态的子能级数那一个是正确的：

A.4D3/2分裂为2个； B.1P1分裂为3个； C.2F5/2分裂为7个； D.1D2分裂为4个 (13)如果原子处于2P3/2态，将它置于弱外磁场中时，它对应能级应分裂为： A.3个 B.2个 C.4个 D.5个

(14)态1D2的能级在磁感应强度B的弱磁场中分裂多少子能级? A.3个 B.5个 C.2个 D.4个

(15)钠黄光D2线对应着32P3/2?32S1/2态的跃迁，把钠光源置于弱磁场中谱线将如何分裂： A.3条 B.6条 C.4条 D.8条

(16)碱金属原子漫线系的第一条精细结构光谱线(2D3/2?2P3/2)在磁场中发生塞曼效应,光谱线发生分裂,沿磁场方向拍摄到的光谱线条数为

A.3条 B.6条 C.4条 D.9条

~和最小裂距(17)对钠的D2线(2P3/2?2S1/2)将其置于弱的外磁场中，其谱线的最大裂距??max~各是 ??minA.2L和L/6; B.5/2L和1/2L; C.4/3L和2/3L; D.5/3L和1/3L

(18)使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场 ，若原子处于5F1态，试问原子束分裂成

A.不分裂 B.3条 C.5条 D.7条 （19）（1997北师大）对于塞曼效应实验，下列哪种说法是正确的？

14

A．实验中利用非均匀磁场观察原子谱线的分裂情况； B．实验中所观察到原子谱线都是线偏振光；

C．凡是一条谱线分裂成等间距的三条线的，一定是正常塞曼效应； D．以上3种说法都不正确. 2．简答题:

（1）原子的总磁矩与总角动量之间有何关系？这个关系是否受耦合方式的影响？ （2）在什么条件下朗德g因子的值为1或2？

（3）什么叫拉莫进动，由进动附加的角动量及磁矩在什么方向上？

（4）外磁场对原子作用引起的附加能量与那些物理量有关？什么叫磁能级的裂距？

（5）史特恩-盖拉赫实验证实了原子的那些性质？在这个实验中利用周期表中第一族元素，而且是处于基态的原子束，其目的是什么？（6）什么叫正常及反常塞曼效应？什么叫帕邢-背克效应？它们各在什么条件下产生？在这里判断磁场强弱的依据是什么？

（7）在“弱”磁场和“强”磁场两种情况下，用那些量子数表征原子中电子的状态？

（8）在史特恩-盖拉赫实验中，接收屏上原子束为(2J+1) 条，在塞曼效应中，塞曼磁能级分为（2J+1）层，这当然是两回事，但在本质上又有何相同之处。

（9）原子按J 的简并度与塞曼效应及史-盖实验有何关系？ （10）如何通过塞曼效应实验，确定原子态。 3．计算题：

(1)分析4D1/2态在外磁场中的分裂情况 .

(2)原子在状态5F中的有磁矩为0，试求原子在该状态的角动量.

(3)解释Cd的6438埃的红光(1D2?1P1) 在外磁场中的正常塞曼效应，并画出相应的能级图. (4)氦原子从1D2?1P1跃迁的谱线波长为6678.1埃,(a)计算在磁场B中发生的塞曼效应(,用L洛

表示); (b) 平行于磁场方向观察到几条谱线？偏振情况如何？(c)垂直于磁场方向观察到几条谱线？偏振情况如何？(d)写出跃迁选择定则，画出相应跃迁图 .

（5）Hg原子从6s7s3S1?6s6p3P1的跃迁发出波长为4358埃的谱线,在外磁场中将发生何种塞曼效应？试分析之.

(6)计算Hg原子从6s7s3S1?6s7p3P2跃迁发出的波长为5461nm的谱线,在外场B=1T中所发生的塞曼效应

（7）试举两例说明如何测量普朗克常数 .

（8）处于2P1/2态的原子在半径为r=5cm.载有I=10A的线圈轴线上，原子和线圈中心之间的距离等于线圈的半径，求磁场对原子的最大作用力 . （9）处于正常状态下的氢原子位于载有电流I=10A长直导线旁边，距离长直导线为r=25cm的地方，求作用在氢原子上的力 . （10）若要求光谱仪能分辨在B?0.200（2P3/2?2S1/2）的塞曼结构，T的磁场中钠原子谱线589nm试求此光谱仪最小分辨本领

?. （已知：hc?1240eV?nm,?B?5.788?10?5eV?T-1） ??（11）在Ca的一次正常塞曼效应实验中，从沿磁场方向观察到钙的422.6nm谱线在磁场中分裂成间距为0.05nm的两条线，试求磁场强度. （电子的荷质比为1.75×1011C/kg）；Ca原子3F2?3D2跃迁的光谱线在磁场中可分裂为多少谱线？它们与原来谱线的波数差是多少（以洛仑兹单位表示）？若迎着磁场方向观察可看到几条谱线？它们是圆偏振光，线偏振光，还是二者皆有？ （12）以钠原子的D线为例，讨论复杂塞曼效应. （13）试确定原子处于3D状态时磁矩的可能值 （14）设状态为2S1/2和2p3/2的原子处在磁感应强度B=10-2T的磁场中，试求它们旋进的角速度.

（15）原子处在0.300T的磁场中，试确定谱项1D的总的分裂值(厘米-1).

（16）原子处在0.300T的磁场中，试确定分裂的总宽度为0.84cm-1的单重项的光谱符号。

15

D.凡不通过强作用衰变的粒子

(4) 下列几种粒子是人们最早认识的粒子 A.质子、光子、?子，?0超子

B.中子，电子，?介子，K0 介子

C .质子，中子，电子，光子

D.电子，光子，中微子，反中微子(5) 下列四组粒子中，哪一组完全是奇异粒子？

A.?0 , K0, B.v,e- , C.n, ? ,?0 D? ,

_?0

?0 ,.

(6) 目前粒子分类轻子、介子和重子其含义是

A.粒子质量大小 B.发现的时间早晚 C.按参与相互作用和自旋 D.按带电情况 (7) J/?粒子的主要特征是

A.静止质量大于一般共振态粒子，而寿命也比共振态粒子短

B.静止质量大于一般共振态粒子，而寿命也比共振态粒子长103~104倍 C.所带电荷为零 D.重子数B为零 (8) 反映??n??0??

?A.属于强相互作用 B属于弱相互作用 C.属于电磁相互作用 D.是不能实现的 (9) 对强、电磁和弱相互作用其力程依次为

A.10-10m. ,?和10-15m B.10-15m, ?和<10-17m C.10-13m,有限距离和<10-15m D.10+8m,有限距离和10-20m (10) 可参与所有四种相互作用的粒子是

A.电子 B.光子 C.???介子 D.中微子 (11) 试判断p?恒？

A.Q,J,Le B.Q,J,B C.J,B,Le D.Q,B,Le (12) 揭示弱相互作用宇称不守恒的实验事实是

A. C-P 疑难 B.深度非弹性散射 C. ???之迷 D.奇异粒子的发现 (13) J/?粒子的质量为3100MeV，自旋为1，参与强作用，所以它是

A.中子 B.规范粒子 C.介子 D.稳定粒子 (14) 即参与强相互作用，又参与电磁和弱相互作用的粒子只有

A.强子 B.重子和规范粒子 C.介子和轻子 D.介子和规范粒子 (15) 试根据奇异数规律，判断下列过程是强作用还是弱作用

（1）

?0?e?e?过程中的电荷Q，重子数B，自旋J,轻子数Le中哪三个量都不守

???p???? （2）?????

000??A.（1），（2）皆为强作用 B.（1），（2）皆为弱作用 C.（1）为强作用，（2）为弱作用 D.（1）为弱作用，（2）为强作用

21

(16) 在

?0?p??衰变后，前奇异数的变化为

?A.?s?1 B.?s?0 C..?s?2 D.?s?1/2 (17) 在p?n??0??中下列哪些量不守恒

? A.电荷数Q B.奇异数S C.重子数 B D.轻子数L

(18) 下列四组物理量中，哪一组是遵从代数相加（即相加性守恒定律）规则的 A.同位旋，电荷数，重子数 B电荷数，重子数，轻子数 C.轻子数，宇称，角动量 D.奇异数，重子数，宇称 (19) 首次从实验上证实弱相互作用中宇称不守恒的实验是

A.???之迷，由杨政道，杨振宁完成 B .???之迷，由吴键雄完成

C极化60C??衰变，由吴键雄完成 D.极化60C??衰变，由丁肇中完成

(20) 奇异数守恒遵循的运算规则是

A矢量相加 B相乘 C相除 D代数相加(21) 按三味夸克模型质子p和??介子的组成如下：

A. p =(udd), ?+ =(du),?--=(ud); B. p=(uds) , ?+ =(su),?--=(us); C. p =(uud), ?+ =(ud),?--=(du); D. p=(uss) , ?+ =(sd),?--=(ds).

(22) 根据夸克(层子)模型，现认为强子中含有的夸克（层子）数为

A.1或3个 B2个 C.2或3个 D.3克模型，组成中子的夸克是

?A(udd) B (uud) C(uds) D(uud) (24) 四味夸克模型中上璨夸克的提出是由于下列粒子的出现:

A.共振态粒子 B.??粒子

C.W?, Z0 粒子 D. J/?粒子

22

个(23) 按夸

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