原子物理课后思考题张国营

原子与原子核物理学

原子与原子核物理学思考题答案

第一章

1.原子核半径：10——10m;原子半径：10m 2.原子量：某种原子的质量与C原子质量的

12

-15

-14

-10

1的比值称为该原子的原子量，又称相对原子 12质量。

3.表示α粒子被散射到d?的概率。 4.光谱：是复色光经过色散系统分光后，被色散开的单色光按波长或频率的大小依次排列的图案； 原子光谱成细线状，谱线明显。

5.?指某一固定频率里，沿着波的传播方向，在波的图形中，离平衡位置位移和时间均相同的两个质点间的距离。

?，波数，单位长度上波的个数； ?，频率是单位时间内完成振动的次数，是描述振动物体往复运动频繁程度的量；关系：??~1?;c??.? ~6.假设一： 电子在原子中，可以在一些特定的轨道上运动而不辐射电磁波，这时原子处于稳定状态（定态），并具有一定的能量。

假设二 ： 电子以速度 ?在半径为 r 的圆周上绕核运动时，只有电子的角动量L 等于

h2?的整数倍的那些轨道是稳定的 .

假设三：原子只有从一个较高的能量定态

En跃迁到一个较低的能量的定态

Em时发射单

色光；

?nm?E?Enmh(频率法则）。

与经典理论的不同：

n2RhcZ2rn?a1Z,n

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

1

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放射的，其动能为电子伏特。散射物质是原子序数的金箔。试问散射角所对应的瞄准距离多大？

解：根据卢瑟福散射公式：

得到： 米

式中是粒子的功能。

1.2已知散射角为的粒子与散射核的最短距离为 ，试问上题粒子与散射的金原子核之间的最短距离多大？

解：将1.1题中各量代入的表达式，得： 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达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？

解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。

根据上面的分析可得：

，故有： 米

由上式看出：与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为米。

1.4 钋放射的一种粒子的速度为米/秒，正面垂直入射于厚度为米、密度为的金箔。试求所有散射在的粒子占全部入射粒子数的百分比。已知金的

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

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?10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？

6 解：将1.1题中各量代入rm的表达式，得：

rmin?(14??09)2ZeMv22(1?1sin?2)

)2?9?10?4?79?(1.60?106?197.68?10?1.60?10?14?19?(1?1sin75?)

解：根据卢瑟福散射公式：

ctg

得到：

?2?4??0Mv22?3.02?10米

2Zeb?4??0K?Ze2b1.3 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达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个?e电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？

?解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180。当入射粒子的动?15b?米

Zectg2?24??0K??79?(1.60?10)ctg(4??8.85?10?12192)?(7.68?10?1015026??19?3.97?10)能全部转化为两粒子间的

1-3何谓数字通信？数字通信有哪些优缺点？

利用数字信号来传递信息的通信系统称为数字通信。

数字通信的优点：1.抗干扰能力强；2.传输差错可控，可通过检错和纠错，提高传输质量；3.便于处理和管理，便于传输和交换；4.便于与各种数字终端接口，进行处理、加工、变换、存储、形成智能网；5.便于集成化，微型化；6.便于加密处理，且保密性好。

数字通信的缺点：1.频带利用率低；2.对同步要求高，因而系统设备比较复杂。 1-11衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？ 衡量数字通信系统有效性的性能指标有传输速率和频带利用率。传输速率有码元传输速率RB和信息传输速率Rb。衡量数字通信系统可靠性的性能指标是差错率。差错率常用误码率Pe和误信率Pb表示。 2-7自相关函数有哪些特性？

1.自相关函数是偶函数2.当τ=0时，能量信号的自相关函数R（0）等于信号的能量，功率信号的自相关函数R（0）等于信号的功率；3.能量信号的自相关函数好能量信号的能量谱密度是一对傅里叶变换对，功率信号的相关函数和功率信号的功率谱密度是一对傅里叶变换对。

2-8冲激响应的定义是什么？冲激响应的傅里叶变换等于什么？ 单位冲激响应函数δ函数的定义为

????(t)dt?1

原子物理学习题

第一章作业

教材 20页 3题：若用动能为 1 MeV 的质子射向金箔，问质子和金箔原子核（Z=79）可以达到的最小距离多大？又问如用同样能量的氕核代替质子，最小距离为多大？ 解：rm=Z1*Z2*e2/4*?*?0*E = …… = 1.14 ? 10-13 m 氕核情况结论相同

21页 4题：?粒子的速度为 1.597 ? 107 m/s，正面垂直入射于厚度为 10-7米、密度为1.932 ?104 kg/m3 的金箔。试求所有散射在 ? ? 90? 的?粒子占全部入射粒子的百分比。金的原子量为197。 解：金原子质量 MAu = 197 ? 1.66 ? 10-27 kg = 3.27 ? 10-25 kg 箔中金原子密度 N = ?/MAu = …… = 5.91 ? 1028 个/m3

入射粒子能量 E = 1/2 MV2 = 1/2 ? 4 ? 1.66 ? 10-27 kg ? (1.597 ? 107 m/s)2 = 8.47 ? 10-13 J 若做相对论修正 E = E0/(1-V2/C2)1/2 = 8.50 ? 10-13 J

对心碰撞最短距离 a=Z1?Z2?e2/4????0?E = …. = 4

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

《油层物理》思考题与习题

第一章 绪 论

1、提高石油产量、满足国民经济可持续发展的需求的途经是什么？

2、什么是《油层物理》？其主要研究内容包括哪些？ 3、简述《油层物理》的发展历程与概况 4、研究地层流体物化性质的意义是什么？

5、石油中的主要元素、次要元素、微量元素各是什么？其含量大约是多少？ 6、简述石油、天然气的化学组成。简述石油与天然气的组成的异同点。 7、烷烃的形态（气、液、固）与其分子量的关系是什么？ 8、石油中烃类化合物有那些? 非烃类化合物有那些? 9、描述原油物理性质的指标有那些？ 10、表示石油物理性质的参数有哪些？ 11、原油密度与API度的换算关系是什么？ 12、简述地面原油的分类方法。 13、简述地层原油的分类方法。

14、试述地层流体划分的类别及主要指标。15、油气藏按流体性质分为哪几种？简述典型油气藏的气油比、密度等。 16、地层水的特点是什么？

17、地层水所含的主要阴、阳离子有哪些？ 18、什么是地层水矿化度与离子毫克当量浓度？ 19、什么是地层水的硬度？ 20、地层水的水型分类有哪几种？ 21、如何进行水型判断？

22、沉积环境与水型的关系是什么？

23、计算下列水样的总矿化度，并（计算）判断其水型。

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 。

新闻编辑思考练习题

第一章 概论

1、 试分析二十一世纪的新闻编辑工作环境。 2、 报纸编辑工作的内容是什么？工作流程是怎样的？ 3、 新闻编辑工作的特点是什么？ 4、 怎样才能做一个合格的新闻编辑？ 第二章 报纸设计 1、 报纸的特点是什么？

2、 试对报纸的发展条件加以分析。 3、 什么是报纸的编辑方针？

4、 对某一家报纸的定位与设计作出分析评价。

5、 [综合练习之一]：设计办一份面向大学生的报纸，并写出方案(课堂演示与讨论)。 第三章 新闻报道策划

1、 新闻报道策划的依据是什么？ 2、 新闻报道策划有哪些主要类型？ 3、 新闻报道策划的内容有哪些？ 4、 试列举几种基本的新闻报道方式。

5、 试分析近期的一项重大新闻报道，指出优点与不足。

6、 [综合练习之二]：试为前一章中设计的报纸进行一次新闻报道策划，写出策划方案(课堂演示与讨论)。

第四章 稿件分析与选择

1、 分析与选择稿件的意义和目的是什么？ 2、 如何分析稿件的新闻价值？ 3、 如何判断新闻稿件的社会效果？ 4、 如何根据报纸的特点选择稿件？ 5、 新闻稿件的用途主要有哪些