山大原子物理

1.

处于基态4S的钾原子在B=0.500T的弱磁场中，可分裂为 个能级，相邻

2

1/2

能级间隔为 （三位有效数字）。

2.

原子有效磁矩与原子总磁矩的关系是__________________________________。

3.

泡利不相容原理可表述为：它只对________子适用，而对____________子不

——————，

适用。

4.

氦原子的激发态常常是其中的一个电子被激发，另一个电子仍留在1s态，这种情况

下，电偶极跃迁的选择定则可简化为 ， 。

LJ

5.

锂原子（Z=3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为 eV（仅

需两位有效数字）。

6.

同核双原子分子一般是 分子，异核双原子分子一般是 分子。

7.

无反冲的射线共振吸收是 首先发现的，所以称为 效应。



8.

氯化钠组成立方晶体，钠和氯离子沿x,y,z三个轴交错占据位置，已知钠和氯的原子

量分别为22.99和35.46,氯化钠的密度为2.210kg.·m,则相邻离子的间隔为：为



3-3

_______________。

9．完成下列核反应：

7727430

3413215

3721

1701

235192141

9205636

LipBeAlHeP





2nClH

32

64

LipHe



550





Fee



UnBaKr

126

1.

原始的斯特恩-盖拉赫实验是想证明轨道角动量空间取向量子化, 后来结果证明的是:

A. 轨道角动量空间取向量子化; B. 自旋角动量空间取向量子化;

C. 轨道和自旋角动量空间取向量子化; D. 角动量空间取向量子化不成立。

2.

在衰变过程中，衰变能E与粒子动能E的关系是：

ZZ22

XYHe

d



AA4

EE()EE()

dd

A4A

; B. ; A．

Z2

A

EE()EE()

dd

A

Z2

C. ; D. 。

~

的单色光去照射透明物体，并在与入射方向成直角的方向上观察散射用波数为

3.

v

0

AA44

~~~~

之外，还有的新波数出现，其中与： 光，发现散射光中除了原来的波数

vvvv



00ii

A. 入射光波数的一次方有关； B. 入射光波数的平方有关；

C. 散射物性质有关； D. 散射物性质无关。

4.

利用莫塞莱定律，试求波长的线是属于哪种元素所产生的？

0.1935nm

K



A. （Z=13）； B. （Z=26）； C. （Z=28）； D. （Z=30）。

AlNi

FeZn

5.

我们说可以用描写碱金属原子中价电子的量子数来描写伦琴线光谱对应的状

n,l,j

态，确切地说应该是描写：

A. 内壳层具有空位的状态； B. 内壳层某个电子的状态；

C. 最外壳层价电子的状态； D. 壳层电子的状态。

K

6.

原子K壳层的半径与其原子序数Z之间的大致关系为：

A. 与Z成正比； B. 与Z成反比；

C. 与Z成正比； D. 与Z成反比。

22

现哪些波长的光谱线？

1． 用能量为12.5eV的电子去激发基态氢原子，问受激发的氢原子向低能级跃迁时，会出

2． 已知下列核素处于基态时的静质量为：

71

41

H

：；：；：；：。

1.007825u4.002603u7.016004u1.008665u

2

He

30

Lin

77144

4

LiLiHHeHe

的反应能。（1） 求，的结合能；（2）求核反应（已知反

Q

He

33122

2

1

2

(1u931.5MeV/c)

） 应中各核都处于基态

3．钾原子的价电子从第一激发态向基态跃迁时，产生两条精细结构谱线，其波长分别为

2222

766.4nm(4P4S)769.9nm(4P4S)

3/21/21/21/2

和。现将该原子置于磁场B中（设

为弱场），使与此两精细结构谱线有关的能级进一步分裂。试计算各能级分裂大小，并绘出

分裂后的能级图。

4．在康普顿散射中，若入射光子的能量等于电子的静止能，试求散射光子的最小能量及电

子的最大动量。

5．动能为的粒子被金核以散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多大？若

5.00MeV



90



金箔厚，则入射粒子束以大于散射（称为背散射）的粒子数是全部入射粒子

1.0m





90



的百分之几？（已知：金原子的原子序数为原子量为；密度为

Z79;

A197

14

6．在考古工作中，可以从古生物遗骸中的含量推算古生物到现在的时间。设是古

C

t



14121412

生物遗骸中和存量之比，是空气中和的存量之比。试证明：

CCCC



0



1.8910g/m)

73

tT

ln(/)



0

ln2

，式中为的半衰期。

T

14

C

1.1911年卢瑟福根据 粒子在原子内的 散射现象，而提出了原子的

结构模型。

2.

2

D在磁感应强度为B的强磁场中，分裂为 层，原子与磁场相互作用附加能分别

为 。在弱磁场中，它将分裂为 层。

3.

钙原子（Z=20）基态时最外层的电子组态为 ，基态原子态为 。它的能级分成

两套，即 重态和 重态。

4.

正电子与电子相遇可形成一种类氢结构的“电子偶素”。其结合能等于 eV。

5.

某二价原子的两个价电子处于2s3d组态，按耦合法，可构成的原子态个数为

jj

——————

个，其总角动量量子数J的值分别为 。

6．某原子n=1壳层，n=2壳层和3s次壳层都填满，3p次壳层只缺一个电子，则该原子的原

子序数Z= ，基态光谱项为 ，这是 原子。

7．放射性核素的三种衰变类型是 ， 和 。

8．裂变条件是 。

9．原子处于状态，它的磁矩为 ；磁矩的投影的可能值为 ，

D

3/2





z

2

， ， 。

1.

形成超精细结构，

A. 是电子自旋与轨道运动相互作用的结果。

B. 仅是由于电子自旋磁矩与原子核相互作用的结果。

C. 是价电子运动轨道在原子实中贯穿的结果。

D. 是电子磁矩（包括自旋与轨道）与核磁矩之间作用及核四极矩与电子电场梯度之间相互

作用的结果。

2.

按照壳层结构理论，电子在填充主量子数为n的壳层时，如果有过渡元素，则这些过渡元

素是由于填充下列哪一支壳层所形成：

A. nd； B. (n-1)d； C. (n-2)d； D. (n-2)f 。

偶性态（偶)奇性态(ll奇),这是由于:

3.

电偶极辐射跃迁的普适选择定则中首先要满足：



ii

ii

A. 角动量守恒的要求； B. 泡利不相容原理的限制；

C. 宇称守恒的要求； D. 能量最低原理的限制。

4

22

4．某原子处于态，则其L·的可能值为下列哪一个？

D

3/2

S

（A） （B）

3ħ5ħ

（C）- （D）-/2 （ ）

3ħ3ħ

5．在12.4kV电压下工作的X射线管所产生的最短波长约为多少？

（A） （B）

1A

0.15A

（C） （D） （ ）

0.2A

10A

2





22



2



6．若原子处于状态，其朗德因子g的值为

D

5/2

（A）1/6 （B）2/3

（C）6/5 （D）7/6 （

1．试证实：原子在状态的磁矩等于零，并根据原子矢量模型对这一事实作出解释。

G

3/2

p

2

U

0

m

, 用不确定关系一个质量为m动量为p的粒子垂直入射到具有排斥势U的表面,

2.

0

6

确定其贯穿深度。

3．钠原子光谱的共振线（主线系第一条）的波长，辅线系线系限的波长



589.3nm



408.6nm

，试求：

（1）、对应的光谱项和能量；

2S3P

（2）钠原子基态电子的电离能和由基态到第一激发态的激发能。

232232

ThTh

放射射线成为，从含有一克的一片薄膜测得每秒放射4100粒粒4．



228

88

Ra

9090

232

子，试算出的半衰期。

90

Th

5．铍原子基态的电子组态是，若其中有一个电子被激发到态，按L-S耦合可以形

2s2s

3p

成哪些原子态？写出有关的原子态的符号。从这些原子态向低能态跃迁时，可以产生几条光

谱线？画出相应的能级跃迁图。若那个电子被激发到态，则可能产生的光谱线又为几

2p

条？

7

6．试问：4.5MeV的粒子与金核对心碰撞时的最小距离是多少？若把金核改为核，则



Li

结果如何？（已知：金原子的原子序数为Z=79）

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S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

2

1/2

需要外加振荡电磁场的频率为 Hz。

3.

处于原子态的氢原子的轨道角动量的值是 ，轨道角动量可取的值

D

5/2

L

z

是 。

2

4.

碱金属原子光谱公式中的有效量子数不是整数的主要原因是：——。

n

5.

核子的平均结合能是表示原子核 的一个物理量，越大，则

EE/A

E

原子核越 。

*

6.

从X射线标识谱不显示 的变化，同化学 无关和光子 很大来

看，可以知道，它是原子内层电子跃迁产生的。

7.

原子的次壳层按泡利原理一共可以填 个电子。

3d

8.

泡利不相容原理可以表示为 。据

此，n壳层能容纳的最多电子数为 ，l支壳层能容纳的最多电子数

为 。

232

90

9.

Th

经过 次衰变， 次衰变才变成；在上述一系列变化过程





208

82

Pb

中共损失了 个中子。

1．碱金属原子光谱的精细结构是由于下列哪个原因引起的？

（A）原子实的极化 （B）价电子的轨道贯穿效应

（C）电子自旋-轨道相互作用 （D）外磁场的影响 （ ）

646464

292830

2．已知：，及的质量分别为：，，，

CuNiZn

64.94934u63.94755u63.94873u

64

29

则 原子可发生怎样的放射性衰变（

u)?m0.000548

Cu

e

（A）衰变；







（B）只能发生衰变，不能发生衰变；





（C）只能发生衰变，不能发生衰变；





（D）既有衰变，又有衰变。 （ ）

3.

用电压V加速的高速电子与金属靶碰撞而产生X射线，若电子的电量为 -e，光速为c，

普朗克常量为h，则所产生的X射线的短波限为：

A. hc/eV； B. eV/2hc； C. hc/eV； D. 2hc/eV。

2

4.

由状态2p3p P到2s2pP的辐射跃迁：

3 3

A. 可产生9条谱线； B. 可产生7条谱线；

D. 不能发生。 C. 可产生6条谱线；

5.

下列粒子中不服从泡利不相容原理的是：

A. 质子； B. 光子； C. 中子； D. 电子。

6.

在外磁场中的原子，若外磁场B可视为弱磁场，则：

A. 和先耦合成再与B耦合;



LS





B. 由于B弱使与不能耦合成;



LS





C. 由于B弱,所以磁场对原子的作用总可忽略;

D.与分别同B耦合,而后形成总附加能。



LS



1.

原子中设轨道角动量量子数L=2, 问: (1) L+L的极小值是什么? (2) L+L的极大值是

xyxy

2222

什么? (3) 设M=1,则L+L=? (4) 从这里能够确定L和L的值吗?

Lxyxy

22

2．已知锂原子光谱主线系最长波长及锐线系的线系限波长分别为：和，求

6707A3519A

锂原子的第一激发电势和电离电势。

(hc12.4keVA)

3．从下列各粒子的质量数据中选用需要的数值，算出中每核子的平均结合能：

14

Si

30

230

：；：； ：；：；

0.000548u2.014102u1.008665u29.973786u

114

HSi

0

n

1

1

1





e

H

：。

1.007825u





4．一束粒子垂直射至一重金属箔上，试求粒子被金属箔散射后，散射角大于的粒





60

子数与散射角大于的粒子数之比。

90

5．已知氦原子的一个电子被激发到轨道，而另一个电子还在轨道，试作出能级图来

2p

1s

说明可能出现哪些光谱线的跃迁。

6．锌原子光谱中的一条谱线在B为的磁场中发生塞曼分裂，试问：从垂

(SP)

10

1.00T

直于磁场方向观察，原谱线分裂为几条？相邻两谱线的波数差等于多少？是否属于正常塞曼

效应？并请画出相应的能级跃迁图。

1． 在认识原子结构，建立原子的核式模型的进程中， 实验起了重大

作用。

2． 夫兰克-赫兹实验中用 碰撞原子，测定了使原子激发的“激发电势”，从而证实

了原子内部能量是 。

3． 线状光谱是 所发的，带状光谱是 所发的。

4． 碱金属原子光谱的精细结构是由于电子的 和 相互作用，导致碱金属

原子能级出现双层分裂（s项除外）而引起的。

5．衰变的一般方程式为： 。放射性核素能发生衰变的



A

Z

33

X





必要条件为 。

6．原子中量子数相同的最大电子数是 ；相同的最大电子数是 ； n

n,l,m

l

n,l

相同的最大电子数是 。

7．X射线管发射的谱线由 和 两部分构成，它们产生的机制分别是：

和 。

8．二次电离的锂离子的第一玻尔半径，电离电势，第一激发电势和赖曼系第一条谱线

Li



波长分别为： ， ， 和 。

9．泡利为解释衰变中粒子的 谱而提出了 假说，能谱的最大值



对应于 的动量为零。

1． 两个电子的轨道角动量量子数分别为：，，则其总轨道角动量量子数可取

l3l2

12

数值为下列哪一个？

（A）0，1，2，3 （B）0，1，2，3，4，5

（C）1，2，3，4，5 （D）2，3，4，5 （ ）

2． 静止的发生衰变后，粒子和子核动量大小之比为多少？

226

88

Rb





（A）111：2 （B）3：111

（C）2：111 （D）1：1 （ ）

3． 在原子物理和量子力学中，描述电子运动状态的量子数是：，由此判定下

(n,l,m,m)

ls

列状态中哪个状态是存在的？

（A）（1，0，0，-1/2） （B）（3，1，2，1/2）

（C）（1，1，0，1/2） （D）（3，4，1，-1/2） （ ）

1615

4． 在核反应中，反应能，为使反应得以进行，入射粒子的

88

O(n,2n)O

Q15.66MeV

动能至少为多少？

（A）15.99MeV （B）16.64MeV

（C）18.88MeV （D）克服库仑势，进入靶核 （ ）

5． 钾原子的第十九个电子不是填在3d壳层，而是填在4s壳层，下面哪项是其原因？

（A） 为了不违反泡利不相容原理；

（B） 为了使原子处于最低能量状态；

（C） 因为两状态光谱项之间满足关系

T(4s)T(3d);

（D） 定性地说，3d状态有轨道贯穿和极化效应，而4s状态没有轨道贯穿和极化效

应。 （ ）

6． 基态原子态为的中性原子束，按史特恩-盖拉赫方法，通过不均匀横向磁场后分裂成

D

2

多少束？

（A）2； （B）3； （C）5； （D）7。 （ ）

1． 试计算氢原子的三个能级的能量（用eV为单位）。并按比例作出相应的能级

n1,2,3

图。假设使氢原子激发到n=3的能态上，标出受激氢原子向较低能级跃迁时可能发出的

谱线，并注明各是属于哪个线系的，且计算其中波长最短的一条谱线的波长。

2． Na原子基态3S。已知其共振线波长为，漫线系第一条的波长为，基线

5893A8193A

系第一条的波长为，主线系的系限波长为，试求各谱项

18459A

2413A

3S,3P,3D,4F

的项值。





3



B

Z

3． 在史特恩-盖拉赫实验中，不均匀横向磁场梯度为，磁极的纵向范围，

Z

d10cm

4

D30cm

磁极中心到屏的距离，使用的原子束是处于基态的钒原子，原子的动

F

3/2

能，试求束上线束边缘成分之间的距离。

E50MeV

k

nm(K)0.0167



；4． 已知铅的K吸收限为，K线系各谱线的波长分别为：

0.0141nm

0.0146nm(K)



；，现请：

0.0142nm(K)



（1） 根据这些数据绘出有关铅的X射线能级简图；

（2） 计算激发线系所需的最小能量与线的波长。

L

L



1417

5． 试求核反应的反应能及其阈能。有关同位素的质量如下：

78

N(,p)O



1714

41

ON

H

He

1.007825u4.002603u16.999133u14.003074u

87

：；：；：；：。

2

6．假定金核半径为，试问：入射质子需要多少能量，才能在对头碰撞时刚好到

7.0fm

1

达金核的表面（已知金原子的原子序数为Z=79）？若金核改为铝核，使质子在对头碰撞时

刚好到达铝核的表面，那么，入射质子的能量应为多少？设铝核半径为。

4.0fm

5． 原子核是由_________和_________组成的，原子核的线度在 数量级；原子

的线度在 数量级。

6． 玻尔原子理论的三条基本假设是 ， ， 。

7． 夫兰克-赫兹实验中用 碰撞原子，测定了使原子激发的“激发电势”，从而证

实了原子内部能量是 。

8． 某碱金属原子，其核外电子位于3d轨道上，考虑自旋效应，则可能的原子态是：

和 。

9． 有一种原子基态时，其电子壳层是n=1,2壳层和3s次壳层都填满，3p次壳层填了一半，

该原子是 原子，它的电子数是 。

10． 原子中 分布的周期性决定了元素周期表中元素性质的周期性，各族元





素的化学性质都取决于 的分布。

11． 衰变的一般方程式为： 。放射性核素能发生





Z

A

X

核素，，，，，，，，中， 和 12．

1

H

22

HeHe

367788

LiCNNOO

， 和 ， 和 是同位素； 和 ，

和 ， 和 是同量异位素， 和 ， 和

， 和 是镜核， 和 ， 和 是同中

335

51414151416





衰变的必要条件为 。

子素。

13一次电离的氦离子的第一玻尔半径，电离电势，第一激发电势和赖曼系第一条

He

谱线波长分别为 ， ， 和 。



1.

若原子处于D和S状态, 它们的朗德因子g的值分别为：

12

21/2

A. 1和2/3 ; B. 2和2/3 ; C. 1和4/3 ; D. 1和2 。

2.

伦琴线光谱的吸收限的能量数值分别对应各壳层电子的

K,L,M

A. 激发态； B. 俄歇电子能量；

C. 电离能； D. 电子跃迁形成各线系第一条线的能量。

3.

由伦琴射线照射原子所导致的俄歇电子的能量

A. 与伦琴射线的能量有关，与被照射原子性质无关；

B. 与伦琴射线和被照射原子性质都有关；

C. 与伦琴射线和被照射原子性质都无关；

D. 与被照射原子性质有关，与伦琴射线能量无关。

4.

镁原子（Z=12）处于基态时价电子的电子组态及基态原子态应是：

A. 2s2s S； B. 2s2p P； C. 3s3s S； D. 3s3p P。

1313

0000

A. 双重； B. 一、三重；

C. 单重； D. 二、四重。

5.

根据能级多重性的交替规律，铷原子（Z=37）的能级多重结构是：

6.

将钠光灯置于某均匀磁场中，发现波长为589.0nm的谱线分裂为间距相等的三

条谱线。人们将这种现象称为：

A. 正常塞曼效应； B. 反常塞曼效应；

（A） C. 顺磁共振； D. 帕邢—巴克效应。

6． 当氢原子跃迁到激发能为 10.19eV的状态上时，发射出一个波长为的光子，试

4840A

求初状态的结合能及跃迁前后的量子数。

(hc12.4KeVA)

7． 试计算在B为2.5T的磁场中，钠原子的D双线所引起的塞曼分裂（已知D双线产生于

22

3P3S

22

3/21/2

和）。

3P3S

1/21/2







8． K原子共振线波长为，主线系系限波长为。已知K原子基态为4S，试

7665A2858A

求4S，4P谱项的量子数修正项值各为多少？（R=10970000米）

,

SP

-1

1

9． 和的静止质量分别为和质量单位，算出中每核子的平均

1

H

06

nC

1.0078521.008665

2

(1u931.5MeV/c)

。 结合能



康普顿散射产生的散射光子，再与原子发生相互作用，当散射角时，无论10．



60

112

11． 动能为1.0MeV的窄质子束垂直地射在质量厚度为1.5mg/cm的金箔上，计数器记

入射光子能量多大，散射光子总不能再产生正负电子偶，试证明之。

2



录以角散射的质子，计数器圆形输入孔的面积为1.5 cm，离金箔散射区的距离为

60

2

10cm，输入孔对着且垂直于射到它上面的质子，试问：散射到计数器输入孔的质子数与

入射到金箔的质子数之比为多少？（质量厚度定义为，其中为质量密度，



m

t



t

为靶厚；已知金原子的原子序数为Z=79；原子量为A=197）。