原子物理总结大学物理

本人的小小总结(杨家福著的)

原子物理总结

第二章 原子的量子态：玻尔模型

1 量子假设一：黑体辐射

黑体：若一物质对什么光都吸收而无反射，我们就这种物体为“绝对黑体”，简称“黑体”。 黑体辐射：在低频段端由瑞利-金斯公式符合，在高频端由维恩公式符合。1900年，普朗

克提出的普朗克公式（见P32）在黑体辐射的整段函数上都符合。普朗克公式

只有在能量被看成一分一分的情况下才能导出（能量是量子化的，即在算式中

出现了n，n=1、2、3……）

玻耳兹曼常数：k=1.34*10^-23J/K；普朗克常数：h=6.62606896（±33）*10^-34J*s。 2 量子假设二：光电效应

光电效应现象：在一定频率的光照下，电路中可以产生电流。注意：一定要是一定的频率

而不是光强。

光电效应的解释：能量是量子化的，我们将它理解成光子。则光子所带的能量为E=hν，

其中h表示普朗克常量，而ν就是光的频率。电子在吸收光子的能量后，

如果能够克服原子核的束缚能Φ（wo）（也被称为溢出功），则其将会

变成自由电子，其能量为（hν-Φ（wo）），如果这些能量没有其他损失，

则全部转化为动能，即Ek(max)= hν-Φ（wo）。

阀频率：当溢出的自由电子的动能为0时，即ν0=Φ（

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：C

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：C

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； 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

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：D

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

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：B A．

15

学年度第 学期期末考试试卷（C卷） 系 专业 本科 级 原子物理学课程

题 号 得 分 得分 评卷人

一．填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。

一 二 三 1 2 3 4 5 6 总 分 阅卷人 1. 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. .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频率为 Hz。

23. 处于D5/2原子态的氢原子的轨道角动量的值是 ，轨道角动量Lz可取的值

是 。

4. 碱金属原子光谱公式中的有效量子数n不是整数的主要原因是：

。

*5. 核子的平均结合能E??E/A是表示原子核 的一个物理量，E越大，则

原子核越 。

原子和原子核

佚名

【电子】是一种最小的带电粒子。它也是最早被人们发现的基本粒子。带负电，电量为，1.602189×10-19库仑。是电量的最小单元。质量为9.10953×10-28克。常用符号e表示。电子在原子中，围绕于原子核外，其数目与核内的质子数相等，亦等于原子序数。导线中电流的产生即是电子流动的结果。一安培的电流相当于每秒通过6.24×1018个电子。利用电场和磁场，能按照人们的要求控制电子的运动（特别是在真空中），从而制造出各种电子仪器和元件，如各种电子管，电子显像管、

正电子的质量和电子相等，它的电量的数值和电子相等而符号相反，即带正电。一个电子和一个正电子相遇会发生湮没而转化为一对光子，即

一对正负电子，常称为正负电子对（电子偶）。能量超过1.02MeV（兆电子伏特）的光子穿过铅板时，会产生电子一正电子对，这个反应表示为

电子的运动质量m与静止质量m0的关系为

这里v是电子运动速度，c是光速，这就是相对论的公式。

【原子】组成单质和化合物分子的最小粒子。不同元素的原子具有不同的平均质量和原子结构。原子是由带正电的原子核和围绕核运动的、与核电荷核数相等的电子所组成。原子的质量几乎全部集中在原子核上。在物理化学反应中，原子核不发

1.2（1）动能为5.00MeV的α粒子被金核以90°散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多大？（2）如果金箔厚1.0 μm，则入射α粒子束以大于90°散射（称为背散射）的粒子数是全部入射粒子的百分之几？ 要点分析:第二问是90°～180°范围的积分.关键要知道n, 注意推导出n值.

N总分子数mol?NA1V????(NA)?NA,其他值从书中参考列表中找. VVVAA2ZZea?a?12b?cot4??0E 金的原子序数Z2=79 22 和解：（1）依

n?12Z?e2?79?1.44 b?cot?cot45o?22.752?10?15(m)

24??0E25.00 答：散射角为90o所对所对应的瞄准距离为22.8fm.

(2)解: 第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来. (问题不知道nA,但可从密度与原子量关系找出)

从书后物质密度表和原子量表中查出ZAu=79,AAu=197, ρAu=1.888×104kg/m3

依: dN??ntNa16sin?22?sin?d?

??a22?sin?d??????dN sin?d??2sincos2d()?2sin2d(sin)??ntN?

原子物理学习题解答

刘富义 编

临沂师范学院物理系 理论物理教研室

第一章 原子的基本状况

1.1 若卢瑟福散射用的?粒子是放射性物质镭C'放射的，其动能为7.68?106电子伏特。散射物质是原子序数Z?79的金箔。试问散射角??150?所对应的瞄准距离b多大？

解：根据卢瑟福散射公式：

ctg得到：

?2?4??0Mv222Zeb?4??0K?Ze2b

b?Zectg2?24??0K?122?79?(1.60?10)ctg(4??8.85?10?12192)?(7.68?10?1015026??19)?3.97?10?15米

式中K??Mv是?粒子的功能。

1.2已知散射角为?的?粒子与散射核的最短距离为

rm?(14??0)2ZeMv22(1?1sin?2) ，试问上题?粒子与散射的金原子核之间的最短

距离rm多大？

解：将1.1题中各量代入rm的表达式，得：rmin?(14??0)

)2ZeMv22(1?1sin?2)

?9?10?94?79?(1.60?106?19)27.68?10?1.60?10?14?19?(1?1sin75??3.02?10米

1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能

原子物理学习题解答

刘富义 编

临沂师范学院物理系 理论物理教研室

第一章 原子的基本状况

1.1 若卢瑟福散射用的?粒子是放射性物质镭C'放射的，其动能为7.68?106电子伏特。散射物质是原子序数Z?79的金箔。试问散射角??150?所对应的瞄准距离b多大？

解：根据卢瑟福散射公式：

ctg得到：

?2?4??0Mv222Zeb?4??0K?Ze2b

b?Zectg2?24??0K?122?79?(1.60?10)ctg(4??8.85?10?12192)?(7.68?10?1015026??19)?3.97?10?15米

式中K??Mv是?粒子的功能。

1.2已知散射角为?的?粒子与散射核的最短距离为

rm?(14??0)2ZeMv22(1?1sin?2) ，试问上题?粒子与散射的金原子核之间的最短

距离rm多大？

解：将1.1题中各量代入rm的表达式，得：rmin?(14??0)

)2ZeMv22(1?1sin?2)

?9?10?94?79?(1.60?106?19)27.68?10?1.60?10?14?19?(1?1sin75??3.02?10米

1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能

高等教育出版社原子物理课后习题答案

原子物理学习题解答

刘富义 编

临沂师范学院物理系 理论物理教研室

高等教育出版社原子物理课后习题答案

第一章 原子的基本状况

1.1 若卢瑟福散射用的 粒子是放射性物质镭C'放射的，其动能为7.68 106电子伏特。散射物质是原子序数Z 79的金箔。试问散射角 150 所对应的瞄准距离b多大？

解：根据卢瑟福散射公式：

ctg

得到：

2 4 0

Mv

22

2Ze

b 4 0

K Ze

2

b

b

Zectg

2

2

4 0K

12

2

79 (1.60 10)ctg

(4 8.85 10

12

192

) (7.68 10 10

15026

19

)

3.97 10

15

米

式中K

Mv是 粒子的功能。

1.2已知散射角为 的 粒子与散射核的最短距离为

rm (

14 0

)

2ZeMv

2

2

(1

1sin

2

) ，试问上题 粒子与散射的金原子核之间的最短

距离rm多大？

解：将1.1题中各量代入rm的表达式，得：rmin (

14 0

)

)

2ZeMv

2

2

(1

1sin

2

)

9 10

9

4 79 (1.60 10

6

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)

2

7.68 10 1.60 10

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19

(1

1sin75

3.02 10

米

1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔

山西师范大学期末考试试题（卷）

姓名：_____________ 2010—2011 学年第一学期 院系：物理与信息工程学院 专业：物理专业 考试科目：原子物理学 试卷号： A 卷

山西师范大学2010——2011 题号 分数 密封线评卷人 复查人 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 学号：___________ 一、选择题（本题共 40 分， 每小题 4 分） 1、卢瑟福(E.Rutherford)?粒子散射实验证明了 （1） 原子是由原子核和电子组成； 密封线以内不准作任何标记 学年第一学期期班末级考：试试题（卷）（2）原子核是由质子和中子组成 ； （4）原子的汤母逊模型 （3） 原子的核式结构模型； 2、富兰克-赫兹（Frank-Hertz）实验证明了 （1） 原子核是由质子和中子构成的； （2） 原子是稳定的； 专业：物理专业 院系：物理与信息工程学院 _________ （3） 原子受到激发后能够处于具有各种能量完全一定的不连续的状态； （4） 原子核可以被分裂 3、史特恩-盖拉赫实验证明了 (1) 原子内部电子的排列结构是分层的； (2) 原子的空间取向是量子化的； (3) 原子受到激发后能够处于具有各种能量完全一定的

原子和原子核

佚名

【电子】是一种最小的带电粒子。它也是最早被人们发现的基本粒子。带负电，电量为，1.602189×10-19库仑。是电量的最小单元。质量为9.10953×10-28克。常用符号e表示。电子在原子中，围绕于原子核外，其数目与核内的质子数相等，亦等于原子序数。导线中电流的产生即是电子流动的结果。一安培的电流相当于每秒通过6.24×1018个电子。利用电场和磁场，能按照人们的要求控制电子的运动（特别是在真空中），从而制造出各种电子仪器和元件，如各种电子管，电子显像管、

正电子的质量和电子相等，它的电量的数值和电子相等而符号相反，即带正电。一个电子和一个正电子相遇会发生湮没而转化为一对光子，即

一对正负电子，常称为正负电子对（电子偶）。能量超过1.02MeV（兆电子伏特）的光子穿过铅板时，会产生电子一正电子对，这个反应表示为

电子的运动质量m与静止质量m0的关系为

这里v是电子运动速度，c是光速，这就是相对论的公式。

【原子】组成单质和化合物分子的最小粒子。不同元素的原子具有不同的平均质量和原子结构。原子是由带正电的原子核和围绕核运动的、与核电荷核数相等的电子所组成。原子的质量几乎全部集中在原子核上。在物理化学反应中，原子核不发