《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 = 1) = 2
(3分)
它的自旋角动量大小： S = 1)
=
(3分) 它的总角动量大小： J =
= (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：1
0S ； (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：1
1P ；
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 ，3
1S 。

(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)
能级跃迁图为：
10S 11P 31S 30P 31P 3
2P
2s3s ：
2s2p
2s2s
单态 三重态
5．解：
X 射线短波限λmin 与外加电压的关系为： e V E hc
r ⋅==()max min
λ （3分） ∴=h eV c λmin
（2分）
=⨯⨯⨯⨯⨯⨯--1602101101241029981019410
8
... （3分） =⨯⋅-6.6310(J s)34
（2分）
----(10分)。