云南师范大学《原子物理学》期末试卷 B卷及答案

原子物理学试卷

学院物电学院专业年级学号姓名

考试方式：闭卷考试时量：120分钟试卷编号：B卷题号一二三总分评卷人

得分评卷人

一．简答题（每题5分，共10分）

1．为什么两个同科s电子形成的原子态比两个非同科s电子形成的原子态数目少？

2．为何利用轻核聚变和重核裂变可以产生能量，试从原子核结合能的角度加以说明。

得分评卷人

二．填空题（每空2分，共30分）

1．夫兰克-赫兹实验证实了；史特恩-盖拉赫实验证实了。

，则它的轨道角动量是，自旋角动量2．铝原子基态是2P

1/2

是，总角动量是，总磁矩为（用ℏ或

µ来表示）。

B

3．已知铁（5D）的原子束在横向不均匀磁场中为9束，则该原子的J值为，若将该原子置于均匀磁场中能级将为层。

4．有一种原子，基态时n=1，2，3壳层填满，4s支壳层也填满，4p支壳层填了一半，则该元素是号元素。

5．元素周期表反映了元素按的递增而呈现出周期性变化。

6．原子核外电子排布遵循原理和原理。

7．满壳层或满支壳层的电子形成的原子态为。

8．原子核反应过程中守恒的量有：电荷、、总质量、、线动量和角动量等。

得分评卷人

三．计算和证明题（各小题分数见题首，共60分）

1．（15分）铍原子共有四个电子，已知其中三个始终处于基态。

（1）写出铍原子的四个最低能量的电子组态及其LS耦合下对应的原子态；

（2）根据洪特定则画出这四个最低能量电子组态的全部能级；

（3）画出上述能级间满足跃迁选择定则的全部可能发生的跃迁。

2．（10分）在平行于磁场方向观察到某光谱线的正常塞曼效应的两谱线间波长差°=∆A 40.0λ。所用磁场的B ＝2.5T ，试计算该谱线原来的波长。

3．（15分）在钠原子光谱线中，谱线D 1来自第一激发态32P 1/2到基态32S 1/2的跃迁，其波长为56A 。（31101.9−×=e m 千克，19106.1−×=e 库仑）

（1）原子放在磁场B 中时，D 1线将成几条谱线？

（2）若磁场的B ＝3.0T ，其中波长最长和最短的两条光谱线的波长差为多少

埃?

4．（10分）用α粒子打击94Be 产生126C 并放出一个新粒子：（1）写出核反应方程式；

（2）若这个核反应是放能反应，放出能量为5.7MeV ，问反应后比反应前静质量是增加还是减少？变化了多少？（1原子质量单位＝931.5MeV/c 2）

5．（10分）活着的有机体中，14C 对12C 的比与大气中是相同的，有机体死亡后，

由于14C 的放射性衰变，14

C 的含量就不断减少，因此可以从古生物遗骸中14C 的含量推

算古生物到现在的时间。设T 为14C 的半衰期，ρ是古生物遗骸中14C 和12C 存量之比，

0ρ是空气中14C 和12C 存量之比，试证明古生物到现在的时间2

ln )

/ln(0ρρT

t =。云南师范大学课程考试

试卷参及评分标准

课程名称：原子物理学考试班级：10物理试卷编号：

B 卷

命题教师签名：

徐晓梅

12年6月11日

一．简答题（每题5分，共10分）

1．（5分）根据泡利原理，原子中不能有两个电子处于完全相同的状态，电子状态由一组量子数（n，l，m l ,m s ）决定，同科电子已有两个量子数相同，另外两个量子数中必须至少有一个不同，因而比非同科电子受限，形成的原子态数目较少。2．（5分）

原子核裂变和聚变反应都是由结合能较小的原子核变为结合能较大

的原子核，反应后的原子核结合能大于反应前的原子核结合能，这样的反应是放能反应。

二．填空题（每空2分，共30分）

1．原子能级的存在；原子空间取向量子化。2．

ℏ2，ℏ23，ℏ23，B

µ3/543．4，94．33号5．原子序数

6．泡利不相容原理，能量最低原理7．0

1S 8．质量数（核子数），总能量

三．计算和证明题（共60分）

1．（15分）（1）6分；（2）4分；（3）5分

解：

1s1s2s2s:21S 01s1s2s2p:21P 123P 0,1,21s1s2s3s:31S 033S 11s1s2s3p:31P 1

33P 0,1,2

2．（10分）解：

mc

eB

L πν422~==∆（4分）22111~λλλλν

∆≈−=∆（4分）°=⋅∆=∆∆=

A eB

mc

414124~πλν

λλ（2分）

3．（15分）解：

L L g M g M )34,32,32,34(][~1

122−−=−=∆ν可知为4条（5分）2max min min max max min 1138~λ

λλλλλλλνm

m

L ∆≈−=−==∆（3分）所以°==∆=∆A mc eB m

m 3.1438~22πλνλλ（2分）

4．（10分）解：(1)

9

4Be+4

2He

=126C+10n (4分)(2)

MeV

Mc Q 7.52=∆=（3分）

u

c MeV M 006119.0/7.52==∆反应后质量减小。（3分）

5．（10分）解：设古生物体中12C 的数目为N 个，则14C 的数目

N N 00ρ=，N

N t ρ=（3分）

由t t e N N λ−=0，得t e λρρ−=0（3分）所以t λρρ=0ln ，且T

2

ln =λ（2分）

得2

ln )/ln(0ρρT t =

（2分）

5分