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原子物理思考题.doc
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原子物理学习题课.doc
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文档介绍：
图所示。?粒子与银箔表面成 60o角, 在离?入射线成?= 20o 的方向上, 离银箔散射区距离 L=0。12 米处放一窗口面积为 6.0 × 10-5m 2 的计数器。测得散射进此窗口的?粒子是全部入射?粒子的百分之 29 ,若已知银原子量为 107.9 ,试求银的核电核数 Z。解:银原子质量: M Ag= 107.9 ? 1.66 ? 10 -27 kg= 1.79 ? 10 -25 kg 银箔有效质量厚度: ?= 0.01 kg/m 2? cos 30?= 0.0115 kg/m 2 有效单位面积上的银原子数: Nt= ?/M Ag=…= 6.45 ? 10 22个/m 2 计数器立体角: d?= S/r 2= 6.0 ? 10 -5m 2/ (0.12 m) 2= 4.17 ? 10 -3 d?与d?之间的关系: d?= S/r 2= (2?r sin ?)?(r?d?)/r 2=2? sin ?d?微分散射截面 d?=2 16 2 sin 2 cos 4 sin 4 23 2????????? dd aa = ……= 0.2866 ?a 2 百分比 d n/n = NtA ?d?/A= Ntd?= 29/10 6 所以 d?= 4.496 ? 10 -28a= 3.96 ? 10 -14m 即Z ??Z Ag?e 2/ (4?? 0? E)=a= 3.96 ? 10 -14m 计算得 Z Ag=…..= 48 约等于实际值 47 第二章玻尔氢原子理论 1. 选择题: (1) 若氢原子被激发到主量子数为 n 的能级, 当产生能级跃迁时可能发生的所有谱线总条数应为: BA. n-1 B .n(n-1)/2 C .n(n+1)/2 D .n (2) 氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为: D A .R/4 和 R/9 B.R 和 R/4 C.4/R 和 9/R D.1/R 和 4/R (3) 氢原子赖曼系的线系限波数为 R, 则氢原子的电离电势为: D A.3 Rhc/4 B. Rhc C.3Rhc/4e D. Rhc/e (4) 氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是: A 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) 由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径 0a 的数值是: B A. 5.29 1010 ?? m B.0 . 529 × 10 -10m C.5. 29× 10 -12m D.529 × 10 -12m (6) 根据玻尔理论, 若将氢原子激发到 n=5 的状态, 则: A A. 可能出现 10 条谱线,分别属四个线系 B. 可能出现 9 条谱线,分别属 3 个线系 C. 可能出现 11 条谱线,分别属 5 个线系 D. 可能出现 1 条谱线,属赖曼系(7) 欲使处于基态的氢原子发出?H 线,则至少需提供多少能量( eV)?B 计数器窗口银箔 L 20 60? 4 A. 13.6B. 12. 09C. 10.2D. 3.4 (8) 氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动, 按照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条线? BA.1B.6C.4D.3 (9) 氢原子光谱由莱曼、巴耳末、帕邢、布喇开系…组成. 为获得红外波段原子发射光谱, 则轰击基态氢原子的最小动能为:D A. 0.66 eVB. 12.09eV C. 10.2eV D. 12.75eV (10) 用能量为 12.7eV 的电子去激发基态氢原子时, 受激氢原子向低能级跃迁时最多可能出现几条光谱线(不考虑自旋);A A.3 B.10 C.1 D.4 (11) 有速度为 1.875 m/s 10 6?的自由电子被一质子俘获, 放出一个光子而形成基态氢原子, 则光子的频率( Hz )为:BA. 3.3? 1015 ; B.2.4 ? 1015 ; C.5.7 ? 1015 ; D.2.1 ? 1016 . (12) 按照玻尔理论基态氢原子中电子绕核运动的线速度约为光速的: C A .1/10 倍 B.1/100 倍C .1/137 倍 D.1/237 倍( 13 )已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢原子的结构的“正电子素”那么该“正电子素”由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为: C A.3?R /8B.3?R /4C. 8/3 ?R D. 4/3 ?R (1 4) 电子偶素是由电子和正电子组成的原子,基态电离能量为: C A. -3. 4eVB. +3 . 4eVC. +6 . 8eVD. -6. 8eV (15) 根据玻尔理论可知,氦离子 H e + 的第一轨道半径是: C A.20a B.40a C.0a /2D.0a /4 (16) 假设氦原子( Z=2 )的一个电子已被电离,如果还想把另一个电子电离,若以 eV 为单位至少需提供的能量为: A A. 54.4 B. -54 .4C. 13.6D.3.4 (17 )在 H e + 离子中基态电子的结合能是: B A. 27. 2eVB. 54. 4eVC. 19. 77e VD. 24. 17e V ( 18)夫—赫实验的结果表明: B A 电子自旋的存在; B 原子能量量子化 C 原子具有磁性; D 原子角动量量子化( 19 )夫—赫实验使用的充气三极管是在: B A. 相对阴极来说板极上加正向电压, 栅极上加负电压; B. 板极相对栅极是负电压, 栅极相对阴极是正电压; C. 板极相对栅极是正电压, 栅极相对阴极是负电压; D. 相对阴极来说板极加负电压, 栅极加正电压(20 )处于基态的氢原子被能量为 12.09eV 的光子激发后, 其轨道半径增为原来的 C A.4倍 B.3 倍 C.9 倍 D.16 倍 2 .简答题:(1) 19 世纪末经典物理出现哪些无法解决的矛盾? (2 )用简要的语言叙述玻尔理论( 三方面) ,并根据你的叙述导出氢原子能量表达式. (3) 波尔理论的核心是什么? 其中那些理论对整个微观理论都适用? (4) 为什么通常总把氢原子中电子状态能量作为整个氢原子的状态能量? (5) 为什么氢原子能级, 随着能量的增加, 越来越密? (6 )处于 n=3 的激发态的氢原子(a) 可能产生多少条谱线? (b) 能否发射红外线?5 (c) 能否吸收红外线? (7) 要确定一个原子的状态, 需要哪些量子数? (8) 解释下述的概念或物理量, 并注意它们之间的关系: 激发和辐射;定态、基态、激发态和电离态;能级和光谱项:线系和线系限;激发能,电离能;激发电位、共振电位、电离电位;辐射跃迁;自发辐射;受激辐射;受激吸收。 3 .计算题: 1) 对于氢原子、一次电离的氦离子 He + 和两次电离的锂离子 Li 2+ ,分别计算它们的:(1 )第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度;(2 )电子在基态的结合能;(3 )第一激发电势及共振线的波长。解:(1) He +:68 0 2110
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