光学习题第一章:光的干涉
1、在杨氏双缝实验中,设两缝之间的距离为0.2mm ,在距双缝1m远的屏上观察干涉条纹,若入射光是波长为400nm至760nm的白光,问屏上离零级明纹20mm处,哪些波长的光最大限度地加强?
2、在图示的双缝干涉实验中,若用薄玻璃片(折射率
11.4
n=)覆盖缝S1,用同样厚度的
玻璃片(但折射率
21.7
n=)覆盖缝S2,将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处O 变为第五级明纹,设单色波长480nm
λ=,求玻璃片的厚度d(可认为光线垂直穿过玻璃片)
o
d
屏 O
3、在双缝干涉实验中,单色光源S 0到两缝S 1和S 2的距离分别为12l l 和,并且123l l λ=-,λ为入射光的波长,双缝之间的距离为d ,双缝到屏幕的距离为D ,如图,求: (1) 零级明纹到屏幕中央O 点的距离。
(2) 相邻明条纹的距离。
4、白光垂直照射到空气中一厚度为43.810e nm =?的肥皂泡上,肥皂膜的折射率 1.33n =,在可见光范围内44(4.0107.610)?-?,那些波长的光在反射中增强?
5、单色光垂直照射在厚度均匀的薄油膜上(n=1.3),油膜覆盖在玻璃板上(n=1.5),若单色光的波长可有光源连续可调,并观察到500nm与700nm这两个波长的单色光在反射中消失,求油膜的最小厚度?
6、两块平板玻璃,一端接触,另一端用纸片隔开,形成空气劈尖,用波长为 的单色光垂直照射,观察透射光的干涉条纹。
(1)设A点处空气薄膜厚度为e,求发生干涉的两束透射光的光程差;
(2)在劈尖顶点处,透射光的干涉条纹是明纹还是暗纹?
7、如图测量细线直径,已知细线到棱边的距离D=28.880mm ,用波长为589.3nm 的黄光测得30条亮线间的距离为4.295mm ,求细线直径?
8、在双缝干涉实验中,波长λ =5500?的单色平行光垂直入射到宽度4210d m -=?的双缝上, 屏到双缝的距离D = 2 m .求: (1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距; (2)用一厚度为66.610e m -=?、折射率为n = 1.58的玻璃片覆盖一缝后,零级明纹O 处将有多少个条纹移过?
第二章:光的衍射
1、一块15cm宽的光栅,每毫米内有120个衍射单元,用550nm的平行光照射,第三级主极大缺级,求(1) 光栅常数d;(2) 单缝衍射第二极小值的角位置;(3) 此光栅在第二级能分辨的最小波长差为多少?
2、请设计一个光栅,要求(1)能分辨钠光谱的-7
?的第二级谱线。
5.89010m
5.89610m
?和-7
(2)第二级谱线的衍射角θ=30o。(3)第三级缺级。
3、波长为600nm单色光垂直入射在一光栅上,有两个相邻主极大的明纹分别出现在Sin θ1=0.20和Sinθ2=0.30处,且第四级缺级,求(1)光栅常数,(2)光栅狭缝的最小宽度,(3)该光栅最多能看到第几级谱线?
4、绿光5000A o正入射在光栅常数为2.5×10-4cm,宽度为3cm的光栅上,聚光镜焦距为50cm,求:1)第一级光谱的线色散?2)第一级光谱中能分辨的最小波长差?3)该光栅最多能看到第几级光谱?
5、(1)在单缝单缝夫琅和费衍射实验中,垂直入射的光有两种波长,12400700nm nm λλ==, ,已知单缝宽度21.010a cm -=?,透镜焦距50f cm =,求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离 .(2) 若用光栅常数31.010d cm -=?的光栅替换单缝,其它条件和上一问相同,求两种光第一级主极大之间的距离.
6、一对双星的角间隔为0.05"
求: (1) 需要多大口径的望远镜才能分辨它们?
(2) 此望远镜的角放大率应设计为多少比较合理?(人眼的最好分辨角为1')
第三章:几何光学
1、一个双凸透镜(f = 6.0cm );一个凹面反射镜(R =20cm );一物体高4cm ,在透镜前12cm ,透镜在凹反射镜前2cm ,如图所示,①计算其影像的位置。②其像是实像还是虚像,正立还是倒立。
2、如图所示,折射率为1.5的厚透镜上下表面的曲率半径均为3cm ,中心厚度为122O O cm =,将其放在折射率为1.2的溶液上方,一个高度为2y mm =的小物放在厚透镜下方位于溶液中的光轴上,小物与厚透镜下表面中心点的距离为14QO cm =,求在傍轴条件下最后成像的位置、高度、像的倒正、放缩和虚实?
3、凸透镜1L 和凹透镜2L 的焦距分别为20cm 和40cm ,2L 在1L 之右40cm 处,近轴小物体放在1L 之左30cm 处,分别用作图法和公式法求出像的位置和横向放大率。
4、在制作氦氖激光管的过程中,往往采用内调焦平行光管粘贴凹面反射镜,其光学系统如图所示,图中1F '是目镜1L 的焦点,2F 是物镜2L 的焦点,已知目镜和物镜的焦距均为2cm ,凹面镜3L 的曲率半径为8cm 。调节2L ,使1L 与2L 之间的距离为5cm ,2L 与3L 之间的距离为
10cm ,试求位于2L 左1cm 处的P 点经光学系统后所成像的位置。
1L
2L 3
L
第五章:光的偏振
1、如果起偏振器和检偏振器的偏振化方向之间的夹角为300,(1)假定偏振片是理想的,则非偏振光通过起偏振器和检偏振器后,其出射光强与原来光强之比是多少?(2)如果起偏振器和检偏振器分别吸收了10%的可通过光线,则出射光强与原来光强之比是多少?
2、两个偏振片P1、P2叠放在一起,其偏振化方向之间的夹角为30°,一束强度为I 0的光垂直入射到偏振片上, 已知该入射光由强度相同的自然光和线偏振光混合而成, 现测得透
过偏振片P2与P1后的出射光强与入射光强之比为9/16, 试求入射光中线偏振光的光矢量的振动方向(以P1的偏振化方向为基准).
3、在两个正交的理想偏振片之间有一个偏振片以均匀速度ω绕光的传播方向旋转,若入射的自然光强为0I ,试证明透射光强为:()0
1cos 416
I I t ω=
-
4、两个Nicol 主截面夹角为60o ,中间插入一水晶的λ/4片,其主截面平分上述夹角。光强为I o 的自然光入射,试问(1)通过λ/4片后光的偏振状态,(2)通过第二个Nicol 后的光强?
原子物理习题第二章
1 试由氢原子的Rydberg常数计算基态氢原子的电离势和第一激发电势。
2 试计算氢原子的第一玻尔轨道上电子绕核转动的频率、线速度和加速度
3用12.5eV的电子去轰击基态下氢原子,
问:受激发的氢原子向低能级跃迁时可产生哪些波长的谱线?
4.欲使电子与处于基态的Li2+离子发生非弹性散射,试问电子至少具有多大的动能?
5. 试问二次电离的++
L从第一激发太向基态跃迁时发出的光子是否可使处于基态下一次
i
电离的+
H的电离?
e
6氢与其同位素氘在同一放电管中,摄下两种原子的光谱线。
试问:Balmer系第一条线之间的波长差?
?λ
=
7已知一对正负电子绕其共同质心转动会暂时形成类似于氢原子结构的“电子偶素”。 试计算:“电子偶素”由第一激发态向基态跃迁发射的光谱波长为多少?
8 i L 原子光谱主线系:()
()
2
2
0401.05951.01~--
+=n R
R
υ
已知i L 原子电离成+
++i L 离子需要203.44eV 的功, 问:要把+i L 离子电离成+
+i L 需要多少功?
第三章
1设光子和电子的波长均为 0.4 nm。(1)两者的动量之比?(2)动能之比?
2若一个电子的动能等于它的静止能量。(1)求该电子速度;(2)求德布罗意波长。
3经过10000伏特电势差加速的电子束的德布罗意波波长?用该电压加速的质子束,其德布罗意波波长?
第四章
1. 已知i L 原子主线系最长波长o
A 6707=λ;辅线系系隙波长o
A 3519=∞λ
求:i L 原子第一激发电势和电离电势。
2. i L 原子基态项为2S ,当把i L 原子激发到了3P 态后,当它向低能态跃迁时可产生哪些谱线?
3. 试计算氢原子Lyman 系第一条精细结构分裂的波长差。
4. a N 原子光谱中得知3D 项项值163102274.1-?=m T D ,
试计算:该光谱项之精细结构裂距?
第五章
1 分别按LS耦合和jj耦合写出 pd电子组态可以构成的原子态
2Be 原子基态电子组态是2s2s。若其中一个电子被激发到3p态,按LS耦合可形成哪些原子态?从这些原子态向低能级跃迁时,可以产生哪些光谱线。画出相应的能级跃迁图。
3已知
H原子两电子被分别激发到2P和3D轨道,其所构成的原子态为3D,e
问:这两个电子的
P和2l P之间的夹角?1s P和2s P之间的夹角?
1l
4锌原子(Z=30)最外层两个电子,基态时组态为4S4S,当其中一个被激发到:(1)4P 态;(2)5S态。
试求:在L-S耦合下形成的原子态能级跃迁图。
5. 已知He 原子的一个电子被激发到2P 轨道,另一个还在1S 轨道。 试作出能级跃迁图。
6 Ca 原子的能级时单层和三层结构,三重能级中J 大者能级高。其锐线系的三重线的频率ννν>>12。 求:?0
11
2=--νννν
光学六类经典题型 光学包括几何光学和光的本性两部分。几何光学历来是高考的重点,但近几年考试要求有所调整,对该部分的考查,以定性和半定量为主,更注重对物理规律的理解和对物理现象、物理情景分析能力的考查。有两点应引起重视:一是对实际生活中常见的光 反射和折射现象的认识,二是作光路图问题。光的本性是高考的必考内容,一般难度不大,以识记、理解为主,常见的题型是选择题。“考课本”、“不回避陈题”是本部分高考试题的特点。 根据多年对高考命题规律的研究,笔者总结了6类经典题型,以供读者参考。 1 光的直线传播 例1(2004年广西卷) 如图l所示,一路灯距地面的高度为h,身高为l 的人以速度v匀速行走. (1)试证明人头顶的影子做匀速运动; (2)求人影长度随时间的变化率。
解析(1)设t=0时刻,人位于路灯的正下方O处,在时刻t,人走到S 处,根据题意有 OS=vt ① 过路灯P和人头顶的直线与地面的交点M 为t时刻人头顶影子的位置,如图l所示,OM 为头顶影子到0点的距离.由几何关系,有 解式①、②得。因OM 与时间t成正比,故人头顶的影子做匀速运动。 (2)由图l可知,在时刻t,人影的长度为SM,由几何关系,有 SM=OM-OS ③ 由式①~③得 因此影长SM与时间t成正比,影长随时间的变化率。 点评有关物影运动问题的分析方法:(1)根据光的直线传播规律和题设条件分别画出物和影在零时刻和任一时刻的情景图—光路图;(2)从运动物体(光源或障碍物)的运动状态入手,根据运动规律,写出物体的运动方程,即位移的表达式;(3)根据几何关系(如相似三角形)求出影子的位移表达式;(4)通过分析影子的位移表达式,确定影子的运动性质,求出影子运动的速度等物理量。
原子物理选择题 1. 如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关 系图像,下列说法正确的是(B ) ⑴如D 和E 结合成F ,结合过程一定会吸收核能 ⑵如D 和E 结合成F ,结合过程一定会释放核能 ⑶如A 分裂成B 和C ,分裂过程一定会吸收核能 ⑷如A 分裂成B 和C ,分裂过程一定会释放核能 A .⑴⑷ B .⑵⑷ C .⑵⑶ D .⑴⑶ 2. 处于激发状态的原子,如果在入射光的电磁场的影响下,引起高能态向低能态跃迁,同 时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去,这种辐射叫做受激辐射,原子发生受激辐射时,发出的光子的频率、发射方向等,都跟入射光子完全一样,这样使光得到加强,这就是激光产生的机理,那么发生受激辐射时,产生激光的原子的总能量E n 、电子的电势能E p 、电子动能E k 的变化关系是(B ) A .E p 增大、E k 减小、E n 减小 B .E p 减小、E k 增大、E n 减小 C .E p 增大、E k 增大、E n 增大 D . E p 减小、E k 增大、E n 不变 3. 太阳的能量来自下面的反应:四个质子(氢核)聚变成一个α粒子,同时发射两个正 电子和两个没有静止质量的中微子。已知α粒子的质量为m a ,质子的质量为m p ,电子的质量为m e ,用N 表示阿伏伽德罗常数,用c 表示光速。则太阳上2kg 的氢核聚变成α粒子所放出能量为 (C ) A .125(4m p —m a —2m e )Nc 2 B .250(4m p —m a —2m e )Nc 2 C .500(4m p —m a —2m e )Nc 2 D .1000(4m p —m a —2m e )Nc 2 4. 一个氘核(H 21)与一个氚核(H 31)发生聚变,产生一个中子和一个新核,并出现质 量亏损.聚变过程中(B ) A.吸收能量,生成的新核是e H 42 B.放出能量,生成的新核是e H 42 C.吸收能量,生成的新核是He 32 D.放出能量,生成的新核是He 32 5. 一个原来静止的原子核放出某种粒子后,在磁场中形成如图所示 的轨迹,原子核放出的粒子可能是(A ) A.α粒子 B.β粒子 C.γ粒子 D.中子 6. 原来静止的原子核X A Z ,质量为1m ,处在区域足够大的匀强磁场中,经α衰变变成质 量为2m 的原子核Y ,α粒子的质量为3m ,已测得α粒子的速度垂直磁场B ,且动能为0E .假设原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能,则下列四个结论中,正确的是(D ) ①核Y 与α粒子在磁场中运动的周期之比为2 2-Z
光学原子物理 一、基本概念 (一)光的干涉 条件:频率相同, 振动方向相同,相位差恒定。 现象:两个相干光源发出的光在相遇的空间相互叠加时,形成明暗相间的条纹。1.双缝干涉相干光源的获取:采用“分光”的透射法。 当这两列光源到达某点的路程差: Δγ=kλ(k=0,1,2……)出现亮条纹 Δγ=(2k+1)λ/2 (k=0,1,2……)暗条纹 条纹间距Δx=(L/d) λ(明纹和暗纹间距) ·用单色光作光源,产生的干涉条纹是等间距; ·用白光作光源,产生彩色干涉条纹,中央为白色条纹; 2.薄膜干涉:相干光源的获取,采用“分光”的反射法 由薄膜的前后两个表面反射后产生的两列相干光波叠加形成的干涉现象: ·入射光为单色光,可形成明暗相间的干涉条纹 ·入射光是白光,可形成彩色干涉条纹。 3.光的干涉在技术上的应用 (1)用干涉法检查平面(等间距的平行线) (2)透镜和棱镜表面的增透膜,增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4 (二)光的衍射 光离开直线路径绕到障碍物阴影里的现象为称光的衍射现象。
*产生明显衍射条件:障碍物或孔的尺寸小于光波波长或和光波波长差不多。 *现象:(1)泊松亮斑(2)单缝衍射 ·单色光通过单缝时,形成中间宽且亮的条纹,两侧是明暗相间的条纹,且条纹宽度比中间窄; ·白光通过单缝时,形成中间宽的白色条纹,两侧是窄且暗的彩色条纹。 (三)光的电磁说 1.电磁波谱 a.将无线电波,红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线按频率由小到大(或波长从长到短)的顺序排列起来,组成电磁波谱; b.·无线电波是LC振荡电路中自由电子周期性运动产生 ·红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受激发后产生; ·伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生; ·γ射线是原子核受到激发后产生。 2.光谱与光谱分析 光 谱 *由于每种元素都有自己的特征谱线,明线光谱或吸收光谱都含有这些特征谱线,故可根据明线光谱或吸收光谱分析,鉴别物质或确定它的化学组成。
《光学、原子物理》测试题 一、选择题 1、某介质的折射率为2,一束光从介质射向空气,入射角为60°,如图1所示的哪个光路图是正确的? 图1 2.如图2所示是光电管使用的原理图.当频率为v 0的可见光照射到阴极K上时,电流表中有电流通过,则() 图2 (A)若将滑动触头P移到A端时,电流表中一定没有电流通过 (B)若将滑动触头P逐渐由图示位置移向B端时,电流表示数一定增大 (C)若用紫外线照射阴极K时,电流表中一定有电流通过 (D)若用红外线照射阴极K时,电流表中一定有电流通过 3、物体从位于凸透镜前3f处逐渐沿主轴向透镜靠近到1.5f处的过程中,像和物体的距离将( ) (A)逐渐变小; (B)逐渐变大; (C)先逐渐增大后逐渐变小; (D)先逐渐变小后逐渐变大. 4.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图3所示,它曾由 航天飞机携带升空,将来安装在阿尔法国际空间站中,主要使 命之一是探索宇宙中的反物质.所谓的反物质即质量与正粒子 相等,带电量与正粒子相等但相反,例如反质子即为,假 若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线,通过 OO'进入匀强磁场B2而形成的4条径迹,则( ) 图3
(A)1、2是反粒子径迹 (B)3、4为反粒子径迹 (C)2为反α粒子径迹 (D)4为反α粒子径迹 5、某原子核A 先进行一次β衰变变成原子核B ,再进行一次α衰变变成原子核C ,则: (A)核C 的质子数比核A 的质子数少2 (B)核A 的质量数减核C 的质量数等于3 (C)核A 的中子数减核C 的中子数等于3 (D)核A 的中子数减核C 的中子数等于5 6、在玻尔的原子模型中,比较氢原子所处的量子数n =1及n =2的两个状态,若用E 表示氢原子的能量,r 表示氢原子核外电子的轨道半径,则: (A) E 2>E 1,r 2>r 1 (B) E 2>E 1,r 2 光学 一、光的折射 1.折射定律:2.光在介质中的光速: 3.光射向界面时,并不是全部光都发生折射,一定会有一部分光发生反射。 4.真空/空气的n等于1,其它介质的n都大于1。 5.真空/空气中光速恒定,为,不受光的颜色、参考系影响。光从真空/空气中进入介质中时速度一定变小。 6.光线比较时,偏折程度大(折射前后的两条光线方向偏差大)的光折射率n大。 二、光的全反射 1.全反射条件:光由光密(n大的)介质射向光疏(n小的)介质;入射角大于或等于临界角C,其求法为。 2.全反射产生原因:由光密(n大的)介质,以临界角C射向空气时,根据折射定律,空气中的sin角将等于1,即折射角为90°;若再增大入射角,“sin空气角”将大于1,即产生全反射。 3.全反射反映的是折射性质,折射倾向越强越容易全反射。即n越大,临界角C越小,越容易发生全反射。 4.全反射有关的现象与应用:水、玻璃中明亮的气泡;水中光源照亮水面某一范围;光导纤维(n大的内芯,n小的外套,光在内外层界面上全反射) 三、光的本质与色散 1.光的本质是电磁波,其真空中的波长、频率、光速满足(频率也可能用表示),来源于机械波中的公式。 2.光从一种介质进入另一种介质时,其频率不变,光速与波长同时变大或变小。 3.将混色光分为单色光的现象成为光的色散。不同颜色的光,其本质是频率不同,或真空中的波长不同。同时,不同颜色的光,其在同一介质中的折射率也不同。 4.色散的现象有:棱镜色散、彩虹。 5.红光和紫光的不同属性汇总如下: 频率f(或ν) 真空中里的 波长λ 折射率n 同一介质中 的光速 偏折程度临界角C 红光大大大紫光大大大 原因 n越大偏折 越厉害 发生全反射光子能量发生光电效应 双缝干涉时的 条纹间距Δx 发生明显衍 射 红光大容易紫光容易大容易 原因临界角越小 越容易发生 全反射 波长越大越 有可能发生 明显衍射 四、光的干涉 1.只有频率相同的两个光源才能发生干涉。 2.光的干涉原理(同波的干涉原理): 真空中某点到两相干光源的距离差即光程差Δs。 当时,即光程差等于半波长的奇数倍时,由于两光源对此点的作用总是步调相反,叠加后使此点振动减弱; 当时,即光程差等于波长的整数倍,半波长的偶数倍时,由于两光源对此点的作用总是步调一致,叠加后使此点振动加强。 3.杨氏双缝干涉:单色光源经过双缝形成相干光,在屏上形成明暗相间的等间距条纹。双缝间距离d、双缝到屏的距离L、光的波长λ、条纹间距Δx的关系为。 4.双缝干涉的条纹间距指的是两条相邻的明条纹中心的距离。其它条件相同时,光的波长越大,条纹间距越大,明、暗条纹本身也越粗。 5.若使用白光做双缝干涉实验,会得到彩色的条纹,中央明纹为白色。 6.薄膜干涉:光射向薄膜时,在膜的外、内表面各反射一次,两束反射光在外表面相遇发生干涉。若叠加后振动加强,则会使反射光增强,透射光减弱;若叠加后振动减弱,则会使反射光减弱,透射光增强。 7.薄膜干涉的现象与应用:彩色肥皂泡、彩色油膜;增透膜、增反膜、检查工件平整度。 五、光的衍射 原子物理练习题答案 一、选择题 1.如果用相同动能的质子和氘核同金箔正碰,那么用质子作为入射粒子测得的金原子核半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子核半径上限的几倍? A. 2 B.1/2 √ C.1 D .4 2.在正常塞曼效应中,沿磁场方向观察时将看到几条谱线: A .0; B.1; √C.2; D.3 3. 按泡利原理,当主量子数确定后,可有多少状态? A.n 2 B.2(2l+1)_ C.2l+1 √ D.2n 2 4.锂原子从3P 态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许的谱线(不考虑精细结构)? √A.一条 B.三条 C.四条 D.六条 5.使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场 ,若原子处于5F 1态,试问原子束分裂成 A.不分裂 √ B.3条 C.5条 D.7条 6.原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为: A . B μ3 15; √ B. 0; C. B μ25; D. B μ215- 7.氦原子的电子组态为1s 2,根据壳层结构可以判断氦原子基态为: A.1P1; B.3S1; √ C .1S0; D.3P0 . 8.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。 9.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。 10.发生β+衰变的条件是 A.M (A,Z)>M (A,Z -1)+m e ; B.M (A,Z)>M (A,Z +1)+2m e ; C. M (A,Z)>M (A,Z -1); √ D. M (A,Z)>M (A,Z -1)+2m e 11.原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中 A.绝大多数α粒子散射角接近180? B.α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 12.基于德布罗意假设得出的公式V 26.12=λ ?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 13.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 临沂师范学院物理系 原子物理学期末考试试题(A卷) 一、论述题25分,每小题5分) 1.夫朗克—赫兹实验的原理和结论。 1.原理:加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞,使汞原子吸收电子转移的的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时,发射2500埃的紫外光。(3分) 结论:证明汞原子能量是量子化的,即证明玻尔理论是正确的。(2分) 2.泡利不相容原理。 2.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) 3.X射线标识谱是如何产生的 3.内壳层电子填充空位产生标识谱。(5分) 4.什么是原子核的放射性衰变举例说明之。 4.原子核自发地的发射 射线的现象称放射性衰变,(4分)例子(略)(1分) 5.为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量 5.因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为大于轻核或重核的核子的平均结合能,故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大能 量。(5分) 二、(20分)写出钠原子基态的电子组态和原子态。如果价电子被激发到4s态,问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线试画出能级跃迁图,并说明之。 二、(20分)(1)钠原子基态的电子组态1s22s22p63s;原子基态为2S1/2。(5分) (2)价电子被激发到4s态向基态跃迁时可发出4条谱线。(6分)(3)依据跃迁选择定则1 0, j 1,± = ? ± ?= l(3分)能级跃迁图为(6分) 三、(15 耦合时,(1)写出所有 可能的光谱项符号;(2)若置于磁场中,这一电子组态一共分裂出多少个能级(3)这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁 三、(15分)(1)可能的原子态为 1P 1,1D 2, 1F 3; 3P 2,1,0, 3D 3,2,1, 3F 4,3,2。 (7分) (2)一共条60条能级。(5分) (3)同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。(3分) 光学、原子物理知识总结 光学 一、光的折射: 1、折射定律:折射光线与入射光线、发现处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 表达式:r i n sin sin = 2、折射现象中,光路可逆。 3、折射率: 物理意义:反应介质的光学特性,折射率大,说明光从真空射入到该介质时,偏折大。 (1)r i n sin sin = 为比值定义。由介质本身的光学性质和光的频率决定。 (2)v c n =,任何介质的折射率总大于1。 (3)r i n sin sin =中i 总是真空中光线与法线的夹角。 4、几个典型的折射光路 (1)平行玻璃砖的光路 两面平行的玻璃砖,出射光线和入射光线平行,且光线发生了侧移。 (2)球形玻璃砖的光路 (3)平行玻璃砖的光的侧移距离 如图所示,由题意可知,O 2A 为偏移距离Δx ,有:Δx =d cos r ·sin(i -r ) n =sin i sin r 若为同一单色光,即n 值相同.当i 增大时,r 也增大,但i 比r 增大得快, sin(i -r )>0且增大,d cos r >0且增大。 若入射角相同,则:Δx =d sin i (1-cos i n 2-sin 2i )即当n 增大,Δx 也增大 结论: (1)同种单色光的侧移距离随入射角的增大而增大 (2)不同种单色光的折射率大的侧移距离大 二、全反射 1、条件:① 光从光密介质射入光疏介质。 ② 入射角大于等于临界角。 2、临界角:n C 1 sin = ,C 为折射角为900时的入射角。 B A i 30° 120° r ′ O A E B C D O ′ 60° M 原子物理 内容知识点 学习水平说明 物 质 原子的核式结构 A 物质的放射性A 原子核的组成A 重核的裂变链式反应 A 放射性元素的衰变 B 只要求写出简单的核反应方 程,不涉及衰变定律。 原子核的人工转变 B 核能的应用核电站A 我国核工业发展 A 宇宙的基本结构 A 天体的演化 A 一.原子 1.1897年英国物理学家汤姆生发现电子,说明原子是可分的。 2.英国物理学家卢瑟福做了用放射性元素放出的α粒子轰击金箔的实验。 α粒子散射实验结果:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进,少数α粒子发生了较大的偏转,极少数α粒子的偏转超过了90°,有的甚至几乎达到180°,象是被金箔弹了回来。 3.为了解释实验结果,卢瑟福提出了如下的原子的核式结构学说:在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间绕着核旋转。 原子的半径大约是10-10米,原子核的大小约为10-15~10-14米。 α粒子散射实验 【典型例题】 1.下面有关物理史实及物理现象的说法中,正确的是( AD) (A)卢瑟福的原子核式结构学说完全能解释α粒子散射现象 (B)麦克斯韦用实验的方法证实了电磁波的存在,并预言光是电磁波 (C)双缝干涉图样的中央明纹又宽又亮 (D)用紫光照射某金属表面能产生光电效应,那么用红光照射该金属也可能发生光电效应2.提出原子核式结构模型的科学家是( C) (A)汤姆生(B)玻尔(C)卢瑟福(D)查德威克 3.卢瑟福通过实验,发现了原子中间有一个 很小的核,并由此提出了原子的核式结构模型,右面平面示意图中的四条线表示α 粒子运动的可能轨迹,在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹。 4.在卢瑟福的α粒子散射实验中,有少数α粒子发生大角度偏转,其原因是 ( A ) (A)原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 (B)正电荷在原子中是均匀分布的 (C)原子中存在着带负电的电子 (D)原子只能处于一系列不连续的能量状态中 5.卢瑟福α粒子散射实验的结果( C ) (A)证明了质子的存在 (B)证明了原子核是由质子和中子组成的 (C)说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上 (D)说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动 6.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出(A) (A)原子的核式结构模型 (B)原子核内有中子存在 (C)电子是原子的组成部分 (D)原子核是由质子和中子组成的 7.卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(ACD ) (A)原子的中心有个核,叫做原子核 (B)原子的正电荷均匀分布在整个原子中 (C)原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 (D)带负电的电子在核外绕着核旋转 8.根据卢瑟福的原子核式结构模型,下列说法中正确的是(D ) (A)原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内 (B)原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 (C)原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内 (D)原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内 二.原子核 1.放射性元素的衰变(天然放射性) 原子物理学试题汇编 1 临沂师范大学物理系 原子物理期末考试(卷一) (1)弗兰克-赫兹实验的原理和结论。 1.原理:加速电子与基态汞原子之间的碰撞非弹性碰撞,使汞原子吸收4.9电子伏特的电子转移能量并跃迁到第一激发态。当处于第一激发态的汞原子回到基态时,它会发出2500埃的紫外光。(3分) 结论:证明汞原子的能量是量子化的意味着证明玻尔的理论是正确的。(2分) 2.泡利不相容原理。 2.在费米子系统中,两个或更多的费米子不允许处于相同的量子态。(5分) 3.x光识别光谱是如何产生的? 3.内壳中的电子填充空位产生识别光谱。(5分)4。什么是原子核的放射性衰变?举个例子。 4.原子核的自发发射???辐射现象称为放射性衰变,(4分)例(略)(1分) 5.为什么核裂变和核聚变会释放巨大的能量? 5.因为中等质量数的原子核的平均结合能比轻或重原子核的平均结合能大约8.6兆电子伏,所以轻核聚变和重核裂变可以释放出大量的能量。 2 巨大的能量。(5分) 第二,(20分)写下钠原子基态的电子构型和原子态。如果价电子被激发到4s态,在跃迁到基态的过程中会发射出多少条谱线?试着画一个能级转换图并解释它。 (2)、(20分钟)(1)钠原子基态的电子组态1 s22s 22p 63s;原子基态是2S1/2。(5分) (2)当价电子被激发从4s态跃迁到基态时,它们可以发射4条谱线。(6分)(3分)根据过渡选择规则?l=?1,?j。0,?1 (3分) 能级跃迁图为(6分) 42S1/2 32P3/2 32P1/2 32S1/2 (3)、(15)对于电子构型3p4d,(1)当ls耦合时,写下所有可能的光谱项符号;(2)如果放在磁场中,这个电子构型会分裂成多少能级?(3)在这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁?三,(15点)(1)可能的原子状态是 1 P1,1D2,1F 3;3P2,1,0,3D3,2,1,3F4,3,2 .(7 点数) (2)总共60个能级。(5分) (3)由相同电子构型形成的原子态之间没有偶极辐射跃迁。(3分) 2 一、原子的核式结构 卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的实验现象推断出了原子的核式结构.α粒子散射实验的现象是:①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进;②极少数α粒子则发生了较大的偏转甚至返回.注意,核式结构并没有指出原子核的组成. 二、波尔原子模型 玻尔理论的主要内容: 1.“定态假设”:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中,电子虽做变速运动,但并不向外辐射电磁波,这样的相对稳定的状态称为定态. 定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围:原子中的电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约. 2.“跃迁假设”:电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波,但电子在两个不同定态间发生跃迁时,却要辐射(吸收)电磁波(光子),其频率由两个定态的能量差值决定hν=E m -E n . 3.“能量量子化假设”和“轨道量子化假设”:由于能量状态的不连续,因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值. 三、原子核的衰变及三种射线的性质 1.α衰变与β衰变方程 α衰变:X A Z →42Y A Z --+42He β衰变:X A Z →1Y A Z ++01e - 2.α和β衰变次数的确定方法 先由质量数确定α衰变的次数,再由核电荷数守恒确定β衰变的次数. 3.半衰期(T ):放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间. 4.特征:只由核本身的因素所决定,而与原子所处的物理状态或化学状态无关. 5.规律:N =N 01()2 t T . 6.三种射线 射线 α射线 β射线 γ射线 物质微粒 氦核 42He 电子01e - 光子γ 带电情况 带正电(2e ) 带负电(-e ) 不带电 速度 约为110 c 接近c c 贯穿本领 小(空气中飞行几厘米) 中(穿透几毫米厚的铝板) 大(穿透几厘米厚的铅板) 电离作用 强 次 弱 四、核能 1.爱因斯坦质能方程:E =mc 2. 2.核能的计算 (1)若Δm 以千克为单位,则: ΔE =Δmc 2. (2)若Δm 以原子的质量单位u 为单位,则: ΔE =Δm ×931.5 MeV . 3.核能的获取途径 (1)重核裂变:例如 235 92U +10n →13654Xe +9038Sr +1010n (2)轻核聚变:例如 2 1H +31H →42He +10n 聚变的条件:物质应达到超高温(几百万度以上)状态,故聚变反应亦称热核反应. 二、考查衰变、裂变、聚变以及人工转变概念 ●例2 现有三个核反应: ①24 11Na →2412Mg +____; ②23592U +10n →14156Ba +9236Kr +____;③21H +31H →42He +____. 完成上述核反应方程,并判断下列说法正确的是( ) A .①是裂变,②是β衰变,③是聚变 重要概念和规律 1.原子核式结构学说(卢瑟福) 实验基础α粒子散射实验——用放射源发出的α粒子穿过金箔,发现绝大多数α粒子按原方向前进,少数α粒子发生较大的偏转。极少数发失大角度偏转。个别被弹回.基本内容在原子中心有一个带正电的核(半径约10-15~10-14m),集中了几乎全部原子质量、带负电的电子在核外绕核旋转(原子半径约10-10m)。困难问题按经典理论,电子绕核旋转将辐射电磁波,能量会逐渐减小,电子运行的轨道半径不断变小,大量原子发出的光谱应该是连续光谱。 2.玻尔理论(玻尔)实验基础氢光谱规律的研究。基本内容(三点假设)(1)原子只能处于一系列不连续的、稳定的能量状态(定态),其总能量En(包括动能和电势能)与基态总能量量的关系为En=E1/n2(n=1、2、3……)。(2)原子在两个定态之间跃迁时,将辐射(或吸收)一定频率时光子;光子的能量为hν=E初-E终。(3)电子绕核运行的可能轨道是不连续的。各可能轨道的半径rn=n2r1基态轨道半径r1。(n=1、2、3……)。困难问题无法解释复杂原子的光谱. 3. 放射现象(贝克勒尔) 三种射线(1)α射线氦原子核流。v≈c/10。贯穿本领很小。电离作用很强。 (2)β射线高速电子流。v≈c。贯穿本领强,电离作用弱。 (3)γ射线波长很短的电磁波。v=c。贯穿本领很强,电离作用很弱。 衰变规律遵循电量、质量(和能量)守恒。 α衰变、β衰变、γ衰变(γ衰变是伴随着α衰变或β衰变同时发生的)。 半衰期放射性元素的原子读有半数发生衰变所需要的时间。由核内部本身因素决定.跟原子所处的物理状态或化学状态无关.公式 4.原子核的组成 实验基础 (1)质子发现(1919年,卢瑟福) 147N + 24He → 817O + 11H (2)中子发现(1932年,查德威克) 49Be + He → 612C + 01n 基本内容原子核由质子和中子(统称核子)组成.原子核的质量数等于质子数与中子数之和.原子核的电荷数等于质子数。各核子间依靠强大的核力来集在核内。 5.放射性同位素质子数相同、中子数不同,具有放射性的原子。 实验基础用α粒子盖击铝核首先实现用人工方法得到放出性同位素磷(1934年,约里奥? 高校原子物理学试题 试卷 一、选择题 1.分别用1MeV的质子和氘核(所带电荷与质子相同,但质量是质子的两倍)射向金箔,它们与金箔原子核可能达到的最小距离之比为: A.1/4; B.1/2; C.1; D.2. 2.处于激发态的氢原子向低能级跃适时,可能发出的谱总数为: A.4; B.6; C.10; D.12. 3.根据玻尔-索末菲理论,n=4时氢原子最扁椭圆轨道半长轴与半短轴之比为: A.1; B.2; C.3; D.4. 4.f电子的总角动量量子数j可能取值为: A.1/2,3/2; B.3/2,5/2; C.5/2,7/2; D.7/2,9/2. 5.碳原子(C,Z=6)的基态谱项为 A.3P O ; B.3P 2 ; C.3S 1 ; D.1S O . 6.测定原子核电荷数Z的较精确的方法是利用 A.α粒子散射实验; B. x射线标识谱的莫塞莱定律; C.史特恩-盖拉赫实验; D.磁谱仪. 7.要使氢原子核发生热核反应,所需温度的数量级至少应为(K) A.107; B.105; C.1011; D.1015. 8.下面哪个粒子最容易穿过厚层物质? A.中子; B.中微子; C.光子; D.α粒子 9.在(1)α粒子散射实验,(2)弗兰克-赫兹实验,(3)史特恩-盖拉实验,(4)反常塞曼效应中,证实电子存在自旋的有: A.(1),(2); B.(3),(4); C.(2),(4); D.(1),(3). 10.论述甲:由于碱金属原子中,价电子与原子实相互作用,使得碱金属原子的能级对角量子数l的简并消除. 论述乙:原子中电子总角动量与原子核磁矩的相互作用,导致原子光谱精细结构. 下面判断正确的是: A.论述甲正确,论述乙错误; B.论述甲错误,论述乙正确; C.论述甲,乙都正确,二者无联系; D.论述甲,乙都正确,二者有联系. 二、填充题(每空2分,共20分) 1.氢原子赖曼系和普芳德系的第一条谱线波长之比为(). 2.两次电离的锂原子的基态电离能是三次电离的铍离子的基态电离能的()倍. 3.被电压100伏加速的电子的德布罗意波长为()埃. 4.钠D 1 线是由跃迁()产生的. 5.工作电压为50kV的X光机发出的X射线的连续谱最短波长为()埃. 6.处于4D 3/2 态的原子的朗德因子g等于(). 7.双原子分子固有振动频率为f,则其振动能级间隔为(). 8.Co原子基态谱项为4F 9/2 ,测得Co原子基态中包含8个超精细结构成分,则Co核自旋I=(). 9.母核A Z X衰变为子核Y的电子俘获过程表示()。 10.按相互作用分类, 粒子属于()类. 第四节光学、原子物理 一、知识结构 (一)光学 1. 2. 3.掌握光的折射规律及其应用;了解全反射的条件及临界角的计算,理解棱镜的作用原 4.明确透镜的成像原理和成像规律,能熟练应用三条特殊光线的作用和物像的对应关系 5. 6.掌握光的电磁学说的内容;明确不同电磁波产生的机理和各种射线的特点和作用。理 7.掌握光电效应规律,理解光电效应四个实验的结论,了解光的波粒二象性的含义。 (二) 1. 2. 3.掌握α、β、γ 4. 例1 下列成像中,能满足物像位置互换(即在成像处换上物体,则在原物体处一定成像)的是( ) A.平面镜成像 B. C.置于空气中的玻璃凸透镜成实像 D.置于空气中的玻璃凸透镜成虚像 【解析】由光路可逆原理,本题的正确选项是C 例2 在“测定玻璃的折射率”实验中,已画好玻璃砖界面两直线aa′与bb′后,不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点,如下图左所示,若其它操作正确,则测得的折射率将 ( ) A.变大 B.变小 C.不变 D. 【解析】要解决本题,一是需要对测折射率的原理有透彻的理解,二是要善于画光路图。 设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置,画出光路图后可知,即使玻璃砖向上平移一些,如上图右所示,实际的入射角没有改变。实际的折射光线是O1O′1,而 现在误把O 2O ′2作为折射光线,由于O 1O ′1平行于O 2O ′2,所以折射角没有改变,因此折射率不变。 例3 如右图所示,折射率为n =2的液面上有一点光源S , 发出一条光线,垂直地射到水平放置于液体中且距液面高度为h 的平面镜M 的O 点上,当平面镜绕垂直于纸面的轴O 以角速度ω 逆时针方向匀速转动时,液面上的观察者跟踪观察,发现液面上 有一光斑掠过,且光斑到P (1) (2)光斑在P 【解析】光线垂直于液面入射,平面镜水平放置时反射光线沿原路返回,平面镜绕O 逆时针方向转动时经平面镜的反射,光开始逆时针转动,液面上的观察者能得到由液面折射出去的光线,则看到液面上的光斑,从P 处向左再也看不到光斑,说明从平面镜反射P 点的光线在液面产生全反射,根据在P 处产生全反射条件得: ?90sin sin θ=n 1=2 1 sin θ=2 2,θ=45° (1)因为θ=45°,PA =OA =h ,t =ω8π=ω 8π -V =ω 8πh =π h ω8 (2)光斑转到P 位置的速度是由光线的伸长速度和光线的绕O 转动的线速度合成的,光 斑在P 位置的线速度为22ωh v =v 线/cos45°=22ωh/cos45°=4ωh 。 例4 如右图为查德威克发现中子的实验示意图,其中 ①为 ,② ,核反应方程 为 【解析】有关原子物理的题目每年高考都有题,但以选 择题和填空题为主,要求我们复习时注意有关的理论提出都是依据实验结果的,因此要注意 每个理论的实验依据 答案:中子流 质子流 94Be+ 42He 126C+ 10n (一) 2020届高三一轮复习物理典型例题分类精讲:原子物理 一、选择题在每题给出的四个选项中,有的只有一项为哪一项正确的,有的有多个选项正确,全选对的得 5分,选对但不全的得3分,选错的得0分。 1.2005年是〝世界物理年〞,100年前的1905年是爱因斯坦的〝奇迹〞之年,这一年他先后发表了三篇 具有划时代意义的论文,其中关于光量子的理论成功地讲明了光电效应现象。关于光电效应,以下讲法正确的选项是〔 〕 A .当入射光的频率低于极限频率时,不能发生光电效应 B .光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C .光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 D .某单色光照耀一金属时不能发生光电效应,改用波长较短的光照耀该金属可能发生光电效应 2.从原子核中能放出α、β、γ射线,关于原子核的组成,以下讲法中正确的选项是〔 〕 A.原子核中,有质子、中子,还有α粒子 B.原子核中,有质子、中子,还有β粒子 C.原子核中,有质子、中子,还有γ粒子 D.原子核中,只有质子和中子 3.某光电管的阴极是用金属钾制成的,它的逸出功为2.21eV ,用波长为2.5×10-7 m 的紫外线照耀阴极,真 空中光速为3.0×108m/s ,元电荷为1.6×10-19C ,普朗克常量为6.63×10-34 J s ,求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分不是〔 〕 A .5.3×1014 HZ ,2.2J B .5.3×1014HZ ,4.4×10-19 J C .3.3×1033H Z ,2.2J D .3.3×1033H Z ,4.4×10-19 J 4.以下讲法正确的选项是 〔 〕 A.H 21+H 31→He 42+n 1 0是聚变 B. U 23592 +n 10→Xe 14054+Sr 9438+2n 10是裂变 C.Ra 24 11→ Rn 222 88 +He 42是α衰变 D.Na 24 11→Mg 24 12+e 0 1-是裂变 5.在演示光电效应的实验中,原先不带电的一块锌板与灵敏验电器相连。用弧 光灯照耀锌板时,验电器的指针就张开一个角度,如下图,这时〔 〕 A .锌板带正电,指针带负电 B .锌板带正电,指针带正电 C .锌板带负电,指针带正电 D .锌板带负电,指针带负电 6.在中子衍射技术中,常利用热中子研究晶体的结构,因为热中子 的德布罗意波长与晶体中原子间距相近.中子质量m=1.67?10—27 kg ,普 朗克常量h=6.63?10—34J ·s ,能够估算德布罗意波长λ=1.82?10-10 m 的热中子动能 的数量级为〔 〕 A .10—17J B .10—19 J C .10—21J D .10—24 J 《原子物理学》期末考试试卷(E)参考答案 (共100分) 一.填空题(每小题3分,共21分) 1.7.16?10-3 ----(3分) 2.(1s2s)3S1(前面的组态可以不写)(1分); ?S=0(或?L=±1,或∑ i i l=奇?∑ i i l=偶)(1分); 亚稳(1分)。 ----(3分) 3.4;1;0,1,2 ;4;1,0;2,1。 ----(3分) 4.0.013nm (2分) , 8.8?106m?s-1(3分)。 ----(3分) 5.密立根(2分);电荷(1分)。 ----(3分) 6.氦核 2 4He;高速的电子;光子(波长很短的电磁波)。(各1分) ----(3分) 7.R aE =α32 ----(3分) 二.选择题(每小题3分, 共有27分) 1.D ----(3分) 2.C ----(3分) 3.D ----(3分) 4.C ----(3分) 5.A ----(3分) 6.D 提示: 钠原子589.0nm谱线在弱磁场下发生反常塞曼效应,其谱线不分裂为等间距的三条谱线,故这只可能是在强磁场中的帕邢—巴克效应。 ----(3分) 7.C ----(3分) 8.B ----(3分) 9.D ----(3分) 三.计算题(共5题, 共52分 ) 1.解: 氢原子处在基态时的朗德因子g =2,氢原子在不均匀磁场中受力为 z B z B z B Mg Z B f Z d d d d 221d d d d B B B μμμμ±=?±=-== (3分) 由 f =ma 得 a m B Z =±?μB d d 故原子束离开磁场时两束分量间的间隔为 s at m B Z d v =?=??? ? ? ?212 22 μB d d (2分) 式中的v 以氢原子在400K 时的最可几速率代之 m kT v 3= )m (56.010400 1038.131010927.03d d 3d d 232 232B 2 B =??????=?=??= --kT d z B kT md z B m s μμ (3分) 由于l =0, 所以氢原子的磁矩就是电子的自旋磁矩(核磁矩很小,在此可忽略), 故基态氢原子在不均匀磁场中发生偏转正好说明电子自旋磁矩的存在。 (2分) ----(10分) 2.解:由瞄准距离公式:b = 22a ctg θ及a = 2 1204z z e E πε得: b = 20012*79 **30246e ctg MeV πε= 3.284*10-5nm. (5分) 22 22 ()()(cot )22 (60)cot 30 3:1(90)cot 45 a N Nnt Nnt b Nnt N N θ σθπθπ?=?==?==? (5分) 3.对于Al 原子基态是2P 1/2:L= 1,S = 1/2,J = 1/2 (1分) 它的轨道角动量大小: L = = (3分) 它的自旋角动量大小: S = = 2 (3分) 它的总角动量大小: J = = 2 (3分) 4.(1)铍原子基态的电子组态是2s2s ,按L -S 耦合可形成的原子态: 对于 2s2s 态,根据泡利原理,1l = 0,2l = 0,S = 0 则J = 0形成的原子态:10S ; (3分) (2)当电子组态为2s2p 时:1l = 0,2l = 1,S = 0,1 S = 0, 则J = 1,原子组态为:11P ; S = 1, 则J = 0,1,2,原子组态为:30P ,31P ,32P ; (3分) (3)当电子组态为2s3s 时,1l = 0,2l = 0,S = 0,1 则J = 0,1,原子组态为:10S ,31S 。 (3分) 从这些原子态向低能态跃迁时,可以产生5条光谱线。 (3分) 第十三章物质专题内容知识点学习水平说明 物质原子的核式结构A 物质的放射性A 原子核的组成A 重核的裂变链式 反应 A 放射性元素的衰变B只要求写出简单的 核反应方程,不涉 及衰变定律。 原子核的人工转变B 核能的应用核电 站 A 我国核工业发展A 宇宙的基本结构A 天体的演化A 一.原子 1.1897年英国物理学家汤姆生发现电子,说明原子是可分的。 2.英国物理学家卢瑟福做了用放射性元素放出的α粒子轰击金箔的实验。 α粒子散射实验结果:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进,少数α粒子发生了较大的偏转,极少数α粒子的偏转超过了90°,有的甚至几乎达到180°,象是被金箔弹了回来。 3.为了解释实验结果,卢瑟福提出了如下的原子的核式结构学说:在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间绕着核旋转。 原子的半径大约是10-10米,原子核的大小约为10-15~10-14米。 α粒子散射实验 【典型例题】 1.下面有关物理史实及物理现象的说法中,正确的是() (A)卢瑟福的原子核式结构学说完全能解释α粒子散射现象 (B)麦克斯韦用实验的方法证实了电磁波的存在,并预言光是电磁波(C)双缝干涉图样的中央明纹又宽又亮 (D)用紫光照射某金属表面能产生光电效应,那么用红光照射该金属也可能发生光电效应 2.(1994上海)提出原子核式结构模型的科学家是() (A)汤姆生(B)玻尔(C)卢瑟福(D)查德威克 3.(2003上海)卢瑟福通过实验,发现了原子中间有一个很小的核,并由此提出了原子的核式结构模型,右面平面示意图中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹,在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹。 4.(1997全国)在卢瑟福的α粒子散射实验中,有少数α粒子发生大角度偏转,其原因是( ) (A)原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 (B)正电荷在原子中是均匀分布的 (C)原子中存在着带负电的电子 (D)原子只能处于一系列不连续的能量状态中 5.(1992全国)卢瑟福α粒子散射实验的结果() (A)证明了质子的存在 (B)证明了原子核是由质子和中子组成的 (C)说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上(D)说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动 6.(2006上海)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出() (A)原子的核式结构模型 (B)原子核内有中子存在高中物理光学、原子物理知识要点
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