Маскевич С.А. Атомная физика.Тестовые задания
Подождите немного. Документ загружается.
121
8.В.3. Что наблюдалось в опыте Штерна и Герлаха и какие
выводы из этого следовали?
а) пучок ат о мов серебра расщеплялся на 3 компоненты, и тем
самым подтверждалось теоретическое представление о квант овании
проекции момента импульса (о пространственном кв антовании);
б) пучок атомов серебра не расщеплялся, так как атомы сереб-
ра не имеют магнитного момента (валентный электрон находится в
s
-со с тоянии);
в) пучок ат омов серебра расщеплялся на 2 компоненты, так как
использовалось неоднородное магнитное по ле, которое рассортиро-
вало все атомы по значениям проекций их магнитных момент ов;
г) пучок атомов серебра расщеплялся на 2 компоненты, что
означало наличие только 2-х возможных ориентаций в простран-
стве магнитного момента атомов серебра;
д) пучок ато мов серебра расщеплялся на 2 компоненты, на ос-
новании чего впоследствии был сделан вывод о наличии магнетиз-
ма у самого электрона.
8.В.4. Спиновые квантовые свойства электрона проявляются в
том, что:
а) электрон имеет собственный механический момент, равный
)21(
;
б) электрон имеет собственный магнитный момент, равный
m
P
0
)21( (
m
P
0
– магнетон Бора);
в) в механической аналогии электрон может рассматриваться
как частица, вращающаяся вокруг собственной оси;
г) электрон имеет собственный магнитный момент, имеющий
значение в соответствии с общим правилом квантования момента
импульса
)1(
0
+= ssPP
mm
s
,
s
=1/2;
д) электрон имеет собственный магнитный момент, имеющий
значение в соответствии с формулой
)1(2
0
+= ssPP
mm
s
,
s
=1/2.
8.В.5. Причиной возникновения спин-орбитального взаимодей-
ствия является:
а) движение электрона и ядра как заряженных частиц относи-
тельно друг друга;
б) собственный магнитный момент электрона;
122
в) наличие спина у ядра атома;
г) магнитное поле, создаваемое орбитальным движением элек-
трона;
д) кулоновское взаимодействие между электронами.
8.В.6. Энергия спин-орбитального взаимодействия зависит от:
а) квантов ого состояния электрона, задаваемого главным кван-
товым числом ;
б) квантовог о состояния электрона, задаваемого набором кван-
товых чисел и
s
m ;
в) квантового состояния электрона, задаваемого квантовым
числом
j
;
г) от величины магнитного момента электрона;
д) от угла между направлением орбитального момента и
спинового момента .
8.В.7. В результате спин-орбитального взаимодействия уров-
ни энергии атома водорода расщепляются на подуровни, количе-
ство которых определяется:
а) числом возможных значений угла между векторами и ;
б) числом возможных значений квантового числа при дан-
ном
n ;
в) числом возможных значений квантового числа при дан-
ном ;
г) числом возможных значений квантового числа ;
д) температурой.
8.В.8. Общепринято термы атома водоро да, определяемые кван-
товым состоянием атома, обозначать символами. При этом запись
символа терма, например, , означает, что атом находится в
состоянии со значениями квантовых чисел:
а)
n = 2; = 2;
б)
n = 3; = 3;
в)
n = 3; = 2;
г)
s
= 1/2; = 5/2;
д) = 2; = 1/2.
123
8.В.9. Тонкая структура спектральных линий водорода наблю-
дается по причине спин-орбитального взаимодействия и определя-
ется для комбинирующих термов следующими правилами отбора:
а)
1=∆n
;
б)
n
∆
– любые значения;
в)
∆
– любые значения;
г)
=
∆
l
;
д)
1±=∆l ;
е)
0=∆j ;
ж)
1±=∆j ;
з)
j∆
– любые значения.
8.В.10. Какие из прив е денных ниж е к омбинаций термов опреде-
ляют тонкую стр ук туру 2-й линии серии Бальмера спектра во доро да?
а)
24 PS →
;
б)
2/3
2
2/1
2
24 PS → ;
в)
2/1
2
2/1
2
24 SP → ;
г)
2/1
2
2/3
2
24 SP → ;
д)
2/1
2
2/3
2
24 SD → .
8.В.11. Какие из представленных ниже комбинаций термов
определяют тонкую структуру 1-й линии серии Ба льмера спектра
водорода?
а)
2/1
2
2/1
2
24 PS →
;
б)
2/1
2
2/1
2
23 PS →
;
в)
2/3
2
2/1
2
23 PS →
;
г)
2/1
2
2/1
2
23 SP →
;
д)
2/1
2
2/3
2
23 SP →
.
124
8.В.12. Какие из прив е денных ниж е к омбинаций термов опреде-
ляют тонк ую струк т уру 2-й линии серии Бальмера спек тра водоро да?
а)
2/1
2
2/5
2
24 PD →
;
б)
2/3
2
2/3
2
24 PD →
;
в)
2/3
2
2/5
2
24 PD →
;
г)
2/3
2
2/5
2
24 DF →
;
д)
2/5
2
2/7
2
24 DF →
.
8.В.13. Какие из представленных ниже комбинаций термов
определяют тонкую ст руктуру 1-й линии серии Бальмера спектра
водорода?
а)
2/1
2
2/3
2
23 PD →
;
б)
2/3
2
2/5
2
23 PD →
;
в)
2/3
2
2/3
2
23 PD →
;
г)
2/1
2
2/5
2
23 PD →
;
д)
2/1
2
2/3
2
23 SD →
.
8.В.14. Если мультиплетно сть термов атома равна 2, то это
означает, что:
а) данные тер мы состоят из 2-х компонентов, соответствующих
2-м состояниям с различными значениями квантового числа
j
;
б) данные термы (за исключением термов основного состоя-
ния и -термов) имеют дублетную структуру;
в) валентная оболочка атомов содержит один электрон;
г) линия резонансного перехода будет иметь дублетную тон-
кую структуру;
д) все линии спектра излучения атома имеют дублетную тон-
кую стру ктуру.
125
8.В.15. Магнитные свойства атома водорода проявляют ся в
следующем:
а) атом имеет отличный от нуля магнитный момент только в
возбужденном состоянии;
б) в основном состоянии атом имеет магнитный момент толь-
ко спинового происхождения, равный
0
3
m
P
;
в) в возбужденных состояниях атом может иметь магнитный
момент как спинового, так и орбитального происхождения;
г) при возбуждении атома магнитный момент обязательно из-
меняется;
д) в опыте Штерна и Герлаха пучок атомов, находящихся в
о сновном S-состоянии будет расщепляться на 2 компонента.
Ответы
8.А.1 – а); 2 – а); 3 – а); 4 – б); 5 – б); 6 – а); 7 – а); 8 – а); 9 – б);
10 – а); 11 – а); 12 – б); 13 – а); 14 – а); 15 – б); 16 – б); 17 – б); 18 –
а); 19 – а); 20 – а); 21 – а); 22 – б); 23 – а); 24 – а); 25 – б); 26 – а);
27 – б); 28 – а); 29 – б); 30 – б); 31 – а); 32 – б); 33 – б); 34 – б); 35 –
а); 36 – в); 37 – в); 38 – в), 39 – б); 40 – а).
8.Б.1 – 2; 2 – градиент а поля; 3 – 0; 4 – своей оси; 5 –
2
3
; 6 –
магнитного поля; 7 – 2; 8 – магнетон Бора; 9 –
3/2 ; 10 – спин-
орбитальным; 11 – магнитным; 12 –
l
и
!
; 13 –
и
!
; 14 –
!! +− ,
; от sl − до sl + ;
!−
, 1+− sl ,..., sl + ; 15 – спин-орби-
тального; 16 –
и
(
; 17 –
,
,
j
,
j
m
; 18 – спин-орбитальным;
19 – 3; 20 – Т2, Т1; 21 – 2; 22 – 5; 23 – 2,43•107; 24 –
S , D ; 25 –
Пашена; 26 – 2; 27 – Лаймана; 28 –
2/3 ; 29 – 2/35 ; 30 –
27
8
;
31 – ориентирует ; 32 –
3 ; 33 – вырожденными; 34 – моменто м им-
пу льса, момент ом количества движ ения; 35 –
ω, частот е; 36 – 1/2.
126
8.В.1 – а), в), д); 2 – б), в), г); 3 – в), г), д); 4 – в), д); 5 – а), б), г); 6 –
а), в), г), д); 7 – а), в); 8 – в), г); 9 – б), д), е), ж); 10 – а), б), в), г); 11 – б),
в), г), д); 12 – б), в), г), д); 13 – а), б), в; 14 – б), в), г); 15 – б), в), д).
9. Многоэлектронные атомы
Квантовомеханический принцип тождественно сти положен в
о снову описания многоэлектронных атомов. Необходимо помнить,
что микрочастицы с полуцелым спином являются фермионами и
они могут находиться лишь в состояниях, которые описываются
антисимметричными волновыми функциями, следствием чего яв-
ляется принцип запрета Паули. К разряду обязательных относятся
умение объяснить периодический закон Менделеева, знание спект-
ральных особенностей в излучении атомов щелочных металлов,
природы и спектральных закономерностей (закон Мозли) характе-
ристического рентгеновского излучения. Для систематики атомных
спектров важно знать векторную модель атома и уметь ей пользо-
ваться, определяя символы спектральных термов многоэлектрон-
ных атомов. Оценить уровень знаний и умение разобраться в мно-
гообразных вопросах строения и свойств многоэлектронных а томов
можно с помощью предлагаемых тестовых заданий.
9.А.1. Вс е электроны одинаковы, и их невозможно отличить
друг от друга.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.2. Если два электрона поменяются местами, то это можно
экспериментально обнаружить.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.3. Принцип тождественности: в системе одинаковых мик-
рочастиц возможны преобразования, которые ведут к эксперимен-
та льно неразличимым состояниям.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
127
9.А.4. В рамках модели одноэлектронного приближения каж-
дому электрону приписывается свой дискретный набор возможных
состояний. Это означает, что каждому электрону ставится в соот-
ветствие дискретный набор волновых функций.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.5. Можно построить волновую функцию, описывающую
состояние многоэлектронной системы, зная одноэлектронные вол-
новые функции (орбитали).
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.6. Волновая функция, которая изменяет знак при пере-
становке частиц местами, является симметричной.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.7. Все существующие в природе системы электронов мо-
гут находиться только в состояниях, описываемых антисимметрич -
ными волновыми функциями.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.8. Принцип Паули распространяется на все электронные
системы.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.9. Частицы с целым спином являются фермионами.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
128
9.А.10. Частицы с полуцелым спином являются фермионами.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.11. Бозоны могут находиться в состояниях, описываемых
антисимметричными волновыми функциями.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.12. Два фотона могут находиться в одинаковом состоянии.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.13. Два электрона с противоположной ориентацией спи-
нов могут находиться в состоянии с одним и тем же значением ази-
мут ального квантового числа .
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.14. Два электрона с одинаковой ориентацией спинов мо-
гут находиться в одинаковом состоянии.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.15.
p
-оболочка атома может содержать 4 электрона.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.16. -оболочка атома может содержать 10 электронов.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
129
9.А.17.
f -оболочка атома может содержать 10 электронов.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.18.
s3 -оболочка может заполняться раньше, чем d3 -обо-
лочка.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.19.
s4 -оболочка может заполняться раньше, чем d3 -обо-
лочка.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.20. Все атомы элементов 1-й группы таблицы Менделеева
имеют внешнюю оболочку
s
-типа с одним электроном.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.21. Все атомы элементов 8-й группы таблицы Менделеева
имеют внешнюю оболочку
p
-типа с шестью электронами.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.22. Имеются случаи, когда в атоме две последние оболоч-
ки заполнены не полностью.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.23. Все атомы щелочных металлов имеют один валентный
электрон.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
130
9.А.24. Для всех значений главного квантового числа термы
атомов щелочных металлов имеют бoльшие значения, чем термы
атома водорода.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.25. Значение ридберговской поправки в сильной степени
зависит от квантового числа и практически не зависит от кванто-
вого числа .
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.26. Заполненные оболочки атомов щелочных металлов не
прозрачны для валентных электронов и полностью экранируют по ле
ядра.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.27. Комбинации термов атомов лития, соответствующие
его спектральным сериям, имеют вид:
– главная серия:
snp 2→
;
– резкая серия:
pnp 2→
;
– диффузная серия:
pnp 2→
;
– фундаментальная серия:
dnp 3→
.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
9.А.28. Для всех атомов щелочных металлов линии главной и
резкой серий являются дублетными.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.