Question

求原子物理学习题答案

（1）碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么？造成碱金属原子精细能级的原因是什么？为什么态不分裂，态分裂为两层？
（2）造成氢原子精细能级和光谱的原因是什么？
（3）试由氢原子能量的狄拉克公式出发，画出巴尔末系第一条谱线分裂后的能级跃迁图，并写出各自成分的波数表达式
（4）在强磁场下描述一个电子的一个量子态一般需哪四个量子数？试写出各自的名称、.取值范围、力学量表达式？在弱磁场下情况如何？试回答上面的问题.
（5）简述碱金属原子光谱的精细结构（实验现象及解释）.
4．计算题
（1）锂原子的基态光谱项值T2S＝43484cm-1,若已知直接跃迁3P®3S产生波长为3233埃的谱线.试问当被激发原子由3P态到2S态时还会产生哪些谱线？求出这些谱线的波长（R＝10972´10-3埃-1）
（2）已知铍离子Be+主线系第一条谱线及线系限波长分别为3210埃和683埃,试计算该离子S项和P项的量子亏损以及锐线系第一条谱线的波长.(北大1986)
（3）锂原子的基态是，当处于激发态的锂原子向低能级跃迁时，可能产生几条谱线（不考虑精细结构）？这些谱线中哪些属于你知道的谱线系的？同时写出所属谱线系的名称及波数表达式. 试画出有关的能级跃迁图，在图中标出各能级的光谱项符号，并用箭头都标出各种可能的跃迁. （中科院2001）
(4)
①试写出钠原子主线系、第一辅线系、第二辅线系和伯格曼系的波数表达式.
②已知：,,,求钠原子的电离电势.
③若不考虑精细结构，则钠原子自态向低能级跃迁时，可产生几条谱线？是哪两个能级间的跃迁？各对应哪个线系的谱线？
④若考虑精细结构，则上问中谱线分别是几线结构？用光谱项表达式表示出相应的跃迁.

（1）简要解释下列概念：泡利不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则.
（2）L-S耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p，可能形成哪些原子态？若相应的能级顺序符合一般规律，应如何排列？并画出此原子由电子组态2p3p向2p3s可能产生的跃迁.
（3）写出两个同科d电子形成的原子态，那一个能级最低？
（4）写出5个同科p电子形成的原子态，那一个能级最低？
(5)汞原子有两个价电子,基态电子组态为6s6s若其中一个电子被激发到7s态（中间有6p态）由此形成的激发态向低能级跃迁时有多少种可能的光谱跃迁？画出能级跃迁图.
(6)某系统由一个d电子和一个2P3/2原子构成,求该系统可能的光谱项.

(1)分析4D1/2态在外磁场中的分裂情况 .(两个能级，ΔE=?)
(3)解释Cd的6438埃的红光(1D2®1P1) 在外磁场中的正常塞曼效应，并画出相应的能级图.
(4)氦原子从1D2®1P1跃迁的谱线波长为6678.1埃,(a)计算在磁场B中发生的塞曼效应(,用L洛表示); (b) 平行于磁场方向观察到几条谱线？偏振情况如何？(c)垂直于磁场方向观察到几条谱线？偏振情况如何？(d)写出跃迁选择定则，画出相应跃迁图 .
(6)计算Hg原子从6s7s3S1®6s7p3P2跃迁发出的波长为5461nm的谱线,在外场B=1T中所发生的塞曼效应
（9）处于正常状态下的氢原子位于载有电流I=10A长直导线旁边，距离长直导线为r=25cm的地方，求作用在氢原子上的力 .
（10）若要求光谱仪能分辨在的磁场中钠原子谱线589nm（2P3/2®2S1/2）的塞曼结构，试求此光谱仪最小分辨本领. （已知：）
（11）在Ca的一次正常塞曼效应实验中，从沿磁场方向观察到钙的422.6nm谱线在磁场中分裂成间距为0.05nm的两条线，试求磁场强度. （电子的荷质比为1.75×1011C/kg）（2001中科院固体所）；Ca原子3F2®3D2跃迁的光谱线在磁场中可分裂为多少谱线？它们与原来谱线的波数差是多少（以洛仑兹单位表示）？若迎着磁场方向观察可看到几条谱线？它们是圆偏振光，线偏振光，还是二者皆有？

Answer 1

（1）
因为碱金属原子的能级受原子实极化和轨道贯穿的影响，而这两种性质会受轨道角量子数影响。
电子的自旋角动量与轨道角动量的相互作用，使碱金属原子的能级产生分裂，这种分裂叫做原子精细能级结构。
除了l=0不会分裂，其他的会分裂成2层。
（2）
也是一样，电子的自旋角动量与轨道角动量的相互作用。
（3）
自己画吧。介绍狄拉克公式的时候应该有配这个图。

Answer 2

这些东西，你可以去问一下杨振宁或李政道，在百度里能答这样题的人真是少之又少。

Answer 3

一下贴这么多出来怎么回答啊……参考杨福家《原子物理学》，静下心来看一个星期这些东西都不难的……