近代物理试题及答案.doc

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸 (首页)

2006-2007学年第 一 学期 试题名称: 近代物理学 课程号： 共 6 页 第 1 页

专业年级__________________ 学号___________ 姓名____________ 考试日期（考生填写）_______年____月__日 分数_________

一 填空题: (每题3分,共30分)
1． 用波长为λ1和λ2的伦琴射线照射到物质上产生康普顿效应（散射），得到Δλ1=λ1’-λ1和Δλ2=λ2’-λ2,则Δλ1与Δλ2
A. 随λ1和λ2的不同而不同；
B. 只随散射角θ的不同而不同；
C．都是一个确定的数值；
D．随散射物的性质不同而不同。
[ ]
2．弗兰克----赫兹实验的结果说明
A. 电子自旋的存在； B. 原子能量量子化；
C. 原子具有磁距； D. 原子角动量的量子化。
[ ]

3. 德布罗意假设可归结为下列两个关系式:
A. B .
C . D.
[ ]
4. 考虑电子的自旋，碱金属原子光谱中每一条普线分裂成两条，且每条线的间隔随波数增加而减少的是什么线系？
A．主线系； B.锐线系(二辅系)； C.漫线系(一辅系)； D.基线系(柏格曼系)。
[ ]
5．氦原子有单态和三重态，但1s1s 3S1并不存在，其原因是：
A． 因为自旋为1/2，l1=l2=0，故J=1/2≠1；
B． 泡利不相容原理限制了1s1s 3S1的存在；
C． 因为三重态能量最底的是1s2s 3S1；
D． 因为1s1s 3S1和1s2s 3S1是简并态。
[ ]
6．如果两个价电子处于相同的pd组态，利用L－S耦合和j－j耦合分别求出的原子态中
A．状态数和能级间隔相同；
B．量子数和能级间隔相同；
C．状态数和量子数J相同；
D．状态数和量子数S相同。
[ ]
授课教师

命题教师或命题负责人
签 字

院系负责人
签 字

年 月 日
中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页）
2006-2007学年第 一 学期 试题名称: 近代物理学 课程号： 共 6 页 第 2 页
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．原子中的自旋－轨道作用很强。
[ ]
8．由实验得知，原子核的半径R近似的与质量数A的立方根成正比，即R=r0A1/3(r0是常数)，由此得出：
A． 各种原子核的密度是相同的；
B． 在各种不同元素的原子核内，核子间隔不同；
C． 质子和中子的质量、体积近似相等；
D． 质子和中子的比例在各种不同元素的原子核近似相等。
[ ]
9．已知某放射性核素的半衰期为2年，则经8年衰变掉的核数目是尚存核数的。
A. 5倍； B. 10倍； C. 15倍； D. 20倍。
[ ]
10．利用热中子轰击236U发生裂变，其裂变裂片的质量数为下列哪一组几率最大？
A．118，118； B.72, 162； C.96, 140； D.118, 72 。
[ ]
二、简答题：（每题6分，共3 0分）
1．微分散射截面是如何定义的？它的物理意义是什么？

2．简述氦原子光谱的特点，并解释其为什么可以有“两套”光谱。

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页）
2006-2007学年第 一 学期 试题名称: 近代物理学 课程号： 共 6 页 第 3 页
3．电子的状态有哪四个量子数确定？它们分别代表什么？

3．简述韧致辐射、特征（标识）辐射、同步辐射的概念。

4．简述核力及其性质。

三、讨论、计算题：（共40分）
1．（10分）铝原子的基态是2P1/2，试分别计算它的轨道角动量、自旋角动量和总角动量及其相应的磁矩(以玻尔磁子为单位表示)。

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页）
2006-2007学年第 一 学期 试题名称: 近代物理学 课程号： 共 6页 第 4 页

2．（10分）试讨论钠的黄色双线（相应于2P1/2→2S1/2及2P3/2→2S1/2的跃迁）在磁场中的分裂情况，图示之，并画出可能的跃迁谱线。

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页）
2006-2007学年第 一 学期 试题名称: 近代物理学 课程号： 共 6 页 第 5 页

3．（12分） （1）4Be原子基态的电子组态时2S2S, 若其中有一个电子被激发到3P态，L-S耦合可形成哪些原子态。
(2)写出下列原子基态的电子组态，计算并确定它们的基态：16S, 17Cl, 18Ar。

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页）
2006-2007学年第 一 学期 试题名称: 近代物理学 课程号： 共 6 页 第 6 页
4．（8分） 已知钨的K吸收限为0.0178nm,K线系各谱线的平均波长分别为：0.0211nm(Ka)；0.0184nm(Kb)；0.0179 nm(Kg)。试根据这些数据绘出有关钨的X射线能级简图。

（参考常数：普朗克常数：h=6.626×10-34J.s, ，hc=1.24keV.nm；
波尔兹曼常数：k=1.38×10—23 J/K；
电子电荷：e=1.602×10-19 C ；
电子质量：me=0.510MeV=9.109×10-31 kg）

一：填空题
1. B 2.B 3.C 4.A 5.B 6.C 7.C 8.A 9.C 10.C

二：简答题
1. 意义：单位面积内，单个靶核，单个入射粒子，单位立体角内的散射粒子数。
物理意义：α 粒子散射到θ方向单位立体角内每个原子的有效散射截面。
2. 特点：①有两套结构 ②存在亚稳态③基态与第一激发态之间能量相差很大，电离能是所有元素中最大的④三层结构能级中没有（1S）2能级。
因为氦原子有两个电子，存在自旋与轨道运动。L-S耦合结果 。
3. 由（n,l,ml,ms）确定 n:主量子数 l:轨道角量子数 ml:轨道磁量子数 ms：自旋磁量子数
4. 韧致辐射：带电粒子与原子相碰撞，发生骤然减速时，伴随产生的辐射。
特征辐射：当外加电压增高时，在连续谱上叠加若干尖峰，为特征辐射。各元素特征X谱有相似的结构，但能量值不同。
同步辐射：电子在同步回旋加速器作圆周运动时产生的辐射。
5. 核力：原子核内，各核力之间存在极强的吸引力。
性质：①短程力 ②饱和性 ③强相互作用 ④与电荷无关 ⑤极短程内存在斥心力 ⑥与自旋有关。

三：讨论、计算题
1. 解：
基本2P1/2 ，l=1,S=1/2,j=1/2
轨道角动量：==
自旋角动量： ==
总角动量： ==
轨道磁矩： μl=-glμB=-μB
μs=-gsμB=-μB
gi= μj=-giμB=-μB

2. 解：
2P3/2 →2S1/2
2P3/2 l2=1 s2=1/2 j2=3/2 g2=4/3
M2=3/2,1/2,-1/2,-3/2 M2g2=6/3,2/3,-2/3,-6/3
2S1/2 l1=0 s1=1/2 j1=1/2 g1=2
M1=1/2,-1/2 M1g1= 1,-1
2P1/2 →2S1/2
2P1/2 l3=1 s3=1/2 j3=1/2 g3=2/3
M3=1/2,-1/2 M3g3= 1/3,-1/3
2S1/2 l1=0 s1=1/2 j1=1/2 g1=2
M1=1/2,-1/2 M1g1= 1,-1
图略

3解：
（1）2s2s 原子态为1S0
2s3p 组合形成原子态为 1P1， 3P2，1，0
（2）16S 电子组态为3P4
基态为3P2
17Cl电子组态为3P5
基态为2P3/2
18Ar电子组态为3S23P6
基态为1S0

4 解：
K层电子结合能 εK＝hc/λk=69.7kev
L层电子结合能 εL=εK- hc/λkα=10.9 kev
M层电子结合能 εM=εK- hc/λkβ=2.3 kev
N层电子结合能 εN=εK- hc/λkγ=0.4 kev
图略