本文格式為Word版，下載可任意編輯——原子物理學習題原子物理學習題

第一章原子的核式結(jié)構(gòu)

1．選擇題：

(1)原子半徑的數(shù)量級是：

－

A．1010cm;B.10-8mC.10-10mD.10-13m

(2)原子核式結(jié)構(gòu)模型的提出是根據(jù)?粒子散射試驗中

A.絕大多數(shù)?粒子散射角接近180B.?粒子只偏2?～3?

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（3）進行盧瑟福理論試驗驗證時發(fā)現(xiàn)小角散射與試驗不符這說明：A.原子不一定存在核式結(jié)構(gòu)B.散射物太厚

C.盧瑟福理論是錯誤的D.小角散射時一次散射理論不成立

(4)用一致能量的?粒子束和質(zhì)子束分別與金箔正碰，測量金原子核半徑的上限.問用質(zhì)子束所得結(jié)果是用?粒子束所得結(jié)果的幾倍？

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

(5)動能EK=40keV的?粒子對心接近Pb(z=82)核而產(chǎn)生散射,則最小距離為（m）：

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

(6)假使用一致動能的質(zhì)子和氘核同金箔產(chǎn)生散射,那么用質(zhì)子作為入射粒子測得的金原子半徑上限是用氘核子作為入射粒子測得的金原子半徑上限的幾倍？

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

(7)在金箔引起的?粒子散射試驗中,每10000個對準金箔的?粒子中發(fā)現(xiàn)有4個粒子被散射到角度大于5°的范圍內(nèi).若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的?粒子會有多少？

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

(8）在同一?粒子源和散射靶的條件下觀測到?粒子被散射在90°和60°角方向上單位立體角內(nèi)的粒子數(shù)之比為：

A．4:1B.2:2C.1:4D.1:8

（9）在?粒子散射試驗中,若把?粒子換成質(zhì)子,要想得到?粒子一致的角分布,在散射物不變條件下則必需使：

A.質(zhì)子的速度與?粒子的一致；B．質(zhì)子的能量與?粒子的一致；C．質(zhì)子的速度是?粒子的一半；D．質(zhì)子的能量是?粒子的一半(a)不輻射可見光的物體;(b)不輻射任何光線的物體;

(c)不能反射可見光的物體;(d)不能反射任何光線的物體;(e)開有小孔空腔.3．計算題：

-5

（1）當一束能量為4.8Mev的?粒子垂直入射到厚度為4.0×10cm的金箔上時探測器沿20°方向上每秒記錄到2.0×104個?粒子試求：

①僅改變探測器安置方位,沿60°方向每秒可記錄到多少個?粒子？②若?粒子能量減少一半,則沿20°方向每秒可測得多少個?粒子？

③?粒子能量仍為4.8MeV,而將金箔換成厚度的鋁箔,則沿20°方向每秒可記錄到多少個?粒子?(ρ金＝19.3g/cm3ρ鉛＝27g/cm3；A金＝179,A鋁＝27,Z金＝79Z鋁＝13)

(2)試證明:α粒子散射中α粒子與原子核對心碰撞時兩者之間的最小距離是散射角為900時相

1

對應(yīng)的瞄準距離的兩倍.

(3)10Mev的質(zhì)子射到銅箔片上,已知銅的Z=29,試求質(zhì)子散射角為900時的瞄準距離b和最接近于核的距離rm.

（4）動能為5.0MeV的?粒子被金核散射，試問當瞄準距離分別為1fm和10fm時，散射角各為多大？

（5）假設(shè)金核半徑為7.0fm，試問：入設(shè)質(zhì)子需要多大能量，才能在對頭碰撞時剛好到達金核表面？

（6）在?粒子散射試驗中，假使用銀箔代替金箔，二者厚度一致，那么在同樣的偏轉(zhuǎn)方向，同樣的角度間隔內(nèi)，散射的?粒子數(shù)將減小為原來的幾分之幾？銀的密度為10.6公斤／分米3，原子量為108；金的密度為19.3公斤／分米3,原子量197。

（7）能量為3.5MeV的細?粒子束，射到單位面積質(zhì)量為1.05×10-2kg／m2的銀箔上，如題圖所示。?粒子與銀箔表面成60o角，在離?入射線成?＝20o的方向上，離銀箔散射區(qū)距離L

2

＝0。12米處放一窗口面積為6.0×10-5m的計數(shù)器。測得散射進此窗口的?粒子是全部入射?粒子的百分之29，若已知銀原子量為107.9，試求銀的核電核數(shù)Z。窗口

?200

600L

計數(shù)器

銀箔

其次章玻爾氫原子理論

1.選擇題:

(1)若氫原子被激發(fā)到主量子數(shù)為n的能級,當產(chǎn)生能級躍遷時可能發(fā)生的所有譜線總條數(shù)應(yīng)為：

A．n-1B.n(n-1)/2C.n(n+1)/2D.n

(2)氫原子光譜賴曼系和巴耳末系的系線限波長分別為：A.R/4和R/9B.R和R/4C.4/R和9/RD.1/R和4/R(3)氫原子賴曼系的線系限波數(shù)為R,則氫原子的電離電勢為：A．3Rhc/4B.RhcC.3Rhc/4eD.Rhc/e

(4)氫原子基態(tài)的電離電勢和第一激發(fā)電勢分別是：

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)由玻爾氫原子理論得出的第一玻爾半徑a0的數(shù)值是：

A.5.29?10?10mB.0.529×10mC.5.29×10m

-10-12

D.529×10m

-12

(6)根據(jù)玻爾理論,若將氫原子激發(fā)到n=5的狀態(tài),則：

A.可能出現(xiàn)10條譜線，分別屬四個線系B.可能出現(xiàn)9條譜線，分別屬3個線系C.可能出現(xiàn)11條譜線，分別屬5個線系D.可能出現(xiàn)1條譜線，屬賴曼系(7)欲使處于激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)出H?線，則至少需提供多少能量（eV）?

A.13.6B.12.09C.10.2D.3.4

(8)氫原子被激發(fā)后其電子處在第四軌道上運動,依照玻爾理論在觀測時間內(nèi)最多能看到幾條

2

線？

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

(9)氫原子光譜由萊曼、巴耳末、帕邢、布喇開系…組成.為獲得紅外波段原子發(fā)射光譜,則轟擊基態(tài)氫原子的最小動能為:

A.0.66eVB.12.09eVC.10.2eVD.12.57eV

(10)用能量為12.7eV的電子去激發(fā)基態(tài)氫原子時,受激氫原子向低能級躍遷時最多可能出現(xiàn)幾條光譜線（不考慮自旋）；

A．3B.10C.1D.4

(11)有速度為1.875?10m/s的自由電子被一質(zhì)子俘獲,放出一個光子而形成基態(tài)氫原子,則光子的頻率（Hz）為:

A．3.3?10；B.2.4?10；C.5.7?10；D.2.1?10.(12)依照玻爾理論基態(tài)氫原子中電子繞核運動的線速度約為光速的：A.1/10倍B.1/100倍C.1/137倍D.1/237倍(13)玻爾磁子?B為多少焦耳／特斯拉？A．0.927?10?19151515166B.0.927?10?21C.0.927?10?23D.0.927?10?25

（14）已知一對正負電子繞其共同的質(zhì)心轉(zhuǎn)動會暫時形成類似于氫原子的結(jié)構(gòu)的“正電子素〞那么該“正電子素〞由第一激發(fā)態(tài)躍遷時發(fā)射光譜線的波長應(yīng)為：

A．3R?/8B.3R?/4C.8/3R?D.4/3R?

(15)象?原子，那么??子（帶有一個單位負電荷）通過物質(zhì)時，有些在核附近的軌道上將被俘獲而形成???原子基態(tài)軌道半徑與相應(yīng)的電子軌道半徑之比為（??子的質(zhì)量為m=206me）

A.1/206B.1/(206)2C.206D.2062

(16)電子偶素是由電子和正電子組成的原子，基態(tài)電離能量為：A.-3.4eVB.+3.4eVC.+6.8eVD.-6.8eV(17)根據(jù)玻爾理論可知，氦離子He+的第一軌道半徑是：A．2a0B.4a0C.a0/2D.a0/4

(18)一次電離的氦離子He+處于第一激發(fā)態(tài)（n=2）時電子的軌道半徑為：A.0.53?10-10mB.1.06?10-10mC.2.12?10-10mD.0.26?10-10m

(19)假設(shè)氦原子（Z=2）的一個電子已被電離，假使還想把另一個電子電離，若以eV為單位至少需提供的能量為：

A．54.4B.-54.4C.13.6D.3.4(20）在He+離子中基態(tài)電子的結(jié)合能是：

A.27.2eVB.54.4eVC.19.77eVD.24.17eV(21)夫—赫試驗的結(jié)果說明：

A電子自旋的存在；B原子能量量子化C原子具有磁性；D原子角動量量子化(22）夫—赫試驗使用的充氣三極管是在：

A.相對陰極來說板極上加正向電壓,柵極上加負電壓；B.板極相對柵極是負電壓,柵極相對陰極是正電壓；C.板極相對柵極是正電壓,柵極相對陰極是負電壓；D.相對陰極來說板極加負電壓,柵極加正電壓

(23）處于基態(tài)的氫原子被能量為12.09eV的光子激發(fā)后,其軌道半徑增為原來的

3

A．4倍B.3倍C.9倍D.16倍

(24）氫原子處于基態(tài)吸收?1=1026?的光子后電子的軌道磁矩為原來的（）倍：A．3；B.2；C.不變；D.92．簡答題:

（1）19世紀末經(jīng)典物理出現(xiàn)哪些無法解決的矛盾？

（2）用簡要的語言表達玻爾理論，并根據(jù)你的表達導(dǎo)出氫原子基態(tài)能量表達式.（3）寫出以下物理量的符號及其推薦值（用國際單位制）：真空的光速、普朗克常數(shù)、玻爾半徑、玻爾磁子、玻爾茲曼常數(shù)、萬有引力恒量.

（4）解釋以下概念：光譜項、定態(tài)、簡并、電子的軌道磁矩、對應(yīng)原理.（5）簡述玻爾對原子結(jié)構(gòu)的理論的貢獻和玻爾理論的地位與不足.(6)波爾理論的核心是什么?其中那些理論對整個微觀理論都適用?

(7)為什么尋?？偘褮湓又须娮訝顟B(tài)能量作為整個氫原子的狀態(tài)能量?

(8)對波爾的氫原子在量子態(tài)時,勢能是負的,且數(shù)值大于動能,這意味著什么?當氫原子總能量為正時,又是什么狀態(tài)?

(9)為什么氫原子能級,隨著能量的增加,越來越密?

（10）分別用入射粒子撞擊氫原子和氦粒子,要使它們在量子數(shù)n一致的相鄰能級之間激發(fā),問在哪一種狀況下,入射粒子必需具有較大的能量?

（11）當原子從一種狀態(tài)躍遷到另一種狀態(tài)時,以下物理量中那些是守恒的?

總電荷,總電子數(shù),總光子數(shù),原子的能量,總能量,原子的角動量,原子的線動量,總線動量.（12）處于n=3的激發(fā)態(tài)的氫原子(a)可能產(chǎn)生多少條譜線?

(b)能否發(fā)射紅外線?(c)能否吸收紅外線?

(13)有人說:原子輻射躍遷所相應(yīng)的兩個狀態(tài)能量相差越大,其相應(yīng)的輻射波長越長,這種說法對不對?

(14)具有磁矩的原子在橫向均勻磁場和橫向非均勻磁場中運動時有什么不同?(15)要確定一個原子的狀態(tài),需要哪些量子數(shù)?

(16)解釋下述的概念或物理量,并注意它們之間的關(guān)系:激發(fā)和輻射；定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)和電離態(tài)；能級和光譜項：線系和線系限；激發(fā)能，電離能；激發(fā)電位、共振電位、電離電位；輻射躍遷與非輻射躍遷。

3．計算題:

(1)單色光照射使處于基態(tài)的氫原子激發(fā),受激發(fā)的氫原子向低能級躍遷時可能發(fā)出10條譜線.問:①入射光的能量為多少？②其中波長最長的一條譜線的波長為多少？（hc=12400eV·?）

(2)已知一對正負電子繞共同質(zhì)心轉(zhuǎn)動會形成類似氫原子結(jié)構(gòu)-正電子素.試求：①正電子素處于基態(tài)時正負電子間的距離；

②n=5時正電子素的電離能（已知玻爾半徑a0=0.529?）.

?(3)不計電子自旋當電子在垂直于均勻磁場B的平面內(nèi)運動時,試用玻爾理論求電子動態(tài)軌道

半徑和能級（提醒：En?1??mev2????B;2???e?np??n?）2m(4)氫原子巴爾末系的第一條譜線與He+離子畢克林系的其次條譜線(6→4)兩者之間的波長差是多少?(RH=1.09678×10-3?,RHe=1.09722×10-3?)

(5)設(shè)氫原子光譜的巴耳末系的第一條譜線H?的波長為??,其次條譜線H?的波長為??,試

?????????證明:帕邢系的第一條譜線的波長為??

4

(6)一個光子電離處于基態(tài)的氫原子,被電離的自由電子又被氦原子核俘獲,形成處于n?2能級的氦離子He+,同時放出波長為500nm的光子,求原入射光子的能量和自由電子的動能,并用能級圖表示整個過程.

(7)在天文上可觀測到氫原子高激發(fā)態(tài)之間的躍遷,如n?108與n?109之間,請計算此躍遷的波長和頻率.

(8)He+離子畢克林系的第一條譜線的波長與氫原子的巴耳末系H?線相近.為使基態(tài)的He+離子激發(fā)并發(fā)出這條譜線,必需至少用多大的動能的電子去轟擊它?

(9)試用光譜的精細結(jié)構(gòu)常數(shù)表示處于基態(tài)的氫原子中電子的速度、軌道半徑、氫原子的電離電勢和里德伯常數(shù).

(10)計算氫原子中電子從量子數(shù)為n的狀態(tài)躍遷到n?1的狀態(tài)時所發(fā)出譜線的頻率.

(11)試估算一次電離的氦離子He、二次電離的鋰離子Li???的第一玻爾軌道半徑、電離電勢、

第一激發(fā)電勢和賴曼系第一條譜線波長分別與氫原子的上述物理量之比值。.

??11~（12）Li（Z＝3）原子，其主線系光譜的波數(shù)公式??R?。已?22?