二、（20分）当处于基态的氢原子被12.3eV光子激发后，被激发的氢原子可能产生几条谱线？求出相应谱线的频率（用玻尔理论，不考虑电子自旋）
三、（15分）钇原子基态为2D，用这种原子进行史特恩—盖拉赫实验时，原子束分裂为4束，求原子基态总磁矩及其在外磁场方向上的投影（结果用玻尔磁子表示）
四、（20分）镉原子在1D2→1P1的跃迁中产生的谱线波长为6438埃。当镉原子置于强度为2T的均匀磁场中时发生塞曼效应，试计算谱线塞曼分裂中各分量的波长和它们之间的波长差，并画出相应的光谱跃迁图。 五、（1）（10分）为进行
10n?9F?19198O＋1H1的核反应，在验室坐标系中，这种核反应发生时中子必须
10199FnQ有的最小的能量是4.1MeV，试求反应能值（：1.008665u，：18.998405 u）。（2）（10分）已知
235U117的核子的平均结合能为7.572 MeV，
Sn118及
Sn235的核子的平均结合能为8.6MeV，求
U裂变
为两个Sn核放出的能量及平均一个核子释放多少能量？
临沂师范学院物理系
原子物理学期末考试试题（B卷）标准答案和评分标准
一、论述题25分，每小题5分）
1．玻尔理论成功之处：定态的概念，能量量子化，辐射频率法则，氢原子光谱五个线系的形成，为量子力学的建立奠定了基础。（3分）
局限性：没有脱离经典物理的框架，量子化条件的引入没有严密的数学证明，不能解释氢原子光谱的强度、宽度等，无法全面地描述原子现象。（2分）
??Ψr,t?描写，一般情况下波函数是复数。
2．微观粒子状态用波函数（2分）
波函数模的平方
?2Ψ?r,t?表示t时刻在
x~x?dx,y~y?dy,z~z?dz区间单位体元内发现
粒子的几率。（3分）
3．在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。（5分） 4．内壳层电子填充空位产生标识谱。（5分） 5．原子核自发地的发射例子（略）（1分）
二、（20分）基态的氢原子被12.3eV光子激发后，跃迁到n?3的能级。（5分） 被激发的氢原子可能产生3条谱线，相应谱线的频率分别是
?、?、?射线的现象称放射性衰变，
（4分）
?1?2.918?10Hz,?2?2.46?10Hz,?3?4.57?10Hz
151515。（15分）
?1 ?2 ?1 三、（15分）（1）基态2D的钇原子束在外磁场中分裂为
2j?1?4j?束，由此得
32 ，由2D得
L?2,S?12，求得
g?35。 （5分）
?J?g（2）
e2mee2mePJ?31510?B。 （5分）
?Jz?g（3）
PJz?gMJ??9?339???,,,??B2me?10101010?。 （5分）
e?四、（20分）单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单位
?1???????2?46.6B0????（5分）；则得???0.39A（5分）
000和
?－＝6437.6A，?0＝6437A，?＋＝6438.39A （5分）
能级跃迁图为 （ 5分）
五、（1）（10分）
10 1D2 1P1 ?－ ?0 ?＋ n?9F?19198O＋1H1
Q??EminMM00?M1235??3.89MeV （10分）
共释放241.6MeV能量。 （5分）
（2）（10分）一个
U平均一个核子释放1.036MeV能量。 （5分）
原子物理学试题（A卷）
一、选择题（每小题3分，共30分）
1．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
H?线，则至少需提供多少能量（eV）?
2．欲使处于激发态的氢原子发出
A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.4
3．已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃，辅线系线系限波长为3519埃，则Li原子的电离电势为：
A．5.38V B.1.85V C.3.53V D.9.14V
4．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 5．原子在6G3/2状态,其有效磁矩为：
15A．
3?B5； B. 0； C.
2?B?； D.
152?B
6．氖原子的电子组态为1s22s22p6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为： Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３Ｐ０ . 7．原子发射伦琴射线标识谱的条件是：
Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离；
Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强。
8．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。 9．发生?+衰变的条件是
A.M(A,Z)＞M(A,Z－1)＋me; B.M(A,Z)＞M(A,Z＋1)＋2me; C. M(A,Z)＞M(A,Z－1); D. M(A,Z)＞M(A,Z－1)＋2me
10．既参与强相互作用，又参与电磁相互作用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 二、填空题（每题4分，共20分）
1．原子核式结构模型的提出是根据?粒子散射实验中?粒子的____________________。 2．夫—赫实验的结果表明___________________________________。 3．如果原子处于2P1/2态,它的朗德因子g值为___________。
4．Kr样品的原子核数N0在18年中衰变到原来数目的1/3, 再过18年后幸存的原子核数为_________。 5．碳原子基态的电子组态和原子态分别是________________________。
三、（10分）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。 四、（15分）①已知：
?s?1.35?p?0.86?d?0.018536,,,求钠原子的电离电势.
②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？若考虑精细结构，则如何？
五、（10分）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。 六、（8分）氦原子有两个价电子,基态电子组态为1s1s若其中一个电子被激发到2p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.
七、（7分）用?粒子轰击147N原子核，生成178O原子核。试计算核反应能和阈能。已知：11H ：1.007825u,
4
2He：4.002603u,
14
7N：14.003074u，
17
8O：16.999133。
原子物理学试题（A卷）标准答案和评分标准
一、选择题（每小题3分，共30分） CBACBCCCDA
二、填空题（每题4分，共20分）
1．大角散射 2．原子能量量子化 3．2/3 4．N0/9 5．1s22s22p2 3P0 三、（10分）玻尔假设：定态假设、频率条件、轨道角动量量子化假设 5分
?1E1????4???氢原子基态的能量
四、（15分）①已知：
0?mee4??2?2? 5分
,
,钠原子的电离电势
2?s?1.35?p?0.86?d?0.01,
U?Rhc?3??s?2e?5.14V 5分
②若不考虑精细结构，则钠原子自3D态向低能级跃迁时跃迁选择定则
?l＝?1,可发出3条谱线，
~其中主线系一条：??3S?3P；锐线系一条：??3P?4S；漫线系一条：??3P?3D，能级跃迁图如下。 5分
考虑精细结构，则钠原子自3D态向低能级跃迁时可发出7条谱线。 5分 依据跃迁选择定则
不考虑精细结构 考虑精细结构 五、（10分）单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单位
~~?l＝?1,?j?0,?1，能级跃迁图如下。
32D5/2 3D 3D3/2 24S 42S 1/2 3P3/2 3P1/2 223P 3S 3S1/2 2 ?1???????2?46.6B0???? ，则得???0.39A （5分）
000和
?－＝6437.6A，?0＝6437A，?＋＝6438.39A
能级跃迁图为 （ 5分）
1D2 1P1 ?－ ?0 ?＋
六、（8分）氦原子有两个价电子,基态电子组态为1s1s若其中一个电子被激发到2p态,由此形成的激发态向低能级跃迁时有3种可能的光谱跃迁。 3分 3?S?0,?L＝?1,?J?0,?1 依据跃迁选择定则
能级跃迁图如下。 5分
七、（7分）用?粒子轰击147N原子核，生成178O原子核。147N +42He → p + 178O 已知：11H ：1.007825u, 42He：4.002603u, 147N：14.003074u，178O：16.999133。 核反应能 4分
11
3P0 P1 P2 S1 3SO
3S0
Q???MN?M????M2H?MO??c??18.005677?18.006958?c22 ??0.001281c??1.18MeV
E阈??Q核反应阈能
MN?M?NM?1.1814?414?1.53MeV 3分
原子物理学试题（B卷）
一、选择题（每小题3分，共30分）
1．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 2．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
??12.26V3．基于德布罗意假设得出的公式 ?的适用条件是：
A.自由电子，非相对论近似 B.一切实物粒子，非相对论近似 C.被电场束缚的电子，相对论结果 D.带电的任何粒子，非相对论近似 4．氢原子光谱形成的精细结构（不考虑蓝姆移动）是由于： A.自旋－轨道耦合 B.相对论修正和原子实极化、轨道贯穿 C.自旋－轨道耦合和相对论修正
D. 原子实极化、轨道贯穿、自旋－轨道耦合和相对论修正
5．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
6．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 7．氩（Ｚ＝18）原子基态的电子组态及原子态是：