Маскевич С.А. Атомная физика.Тестовые задания

Подождите немного. Документ загружается.

141

г) электрону может сопоставляться только симметричная вол-

новая функция;

д) системе электронов, как и других фермионов, сопоставля-

ется антисимметричная волновая функция.

9.В.3. Какие из приведенных ниже выражений верны?

а) если при перестановке частиц мест ами волновая функция

меняет знак, то она антисимметричная;

б) если при перестановке частиц местами волновая функция

не меняет знак, то она симметричная;

в) частицы с полуцелым спином называют фермионами, и со-

стояния системы таких частиц могут описываться симметричными

волновыми функциями;

г) частицы с полуцелым спином являются фермионами, и со-

стояния системы таких частиц описываются антисимметричными

волновыми функциями;

д) частицы с целым спином являются бозонами, и состояния

системы таких частиц описываются симмет ричными волновыми

функциями.

9.В.4. Какие из приведенных ниже выражений верны?

а) все существующие в природе элементарные частицы делят-

ся на 2 класса: фермионы и бозоны;

б) понятие симмет рии волновой функции по отношению к

операции перестановки не имеет смысла, если речь идет об одной

частице (например, электроне);

в) в рамках модели одноэлектронного приближения понятие

симметрии состояния не имеет смысла;

г) в рамках модели одноэлектронного приближения каждый

электрон в атоме может находиться в состоянии, которое задается

набором квантовых чисел

n ,

, m ,

;

д) в рамках модели одноэлектронного приближения каждый

электрон может находиться в состоянии, которое задается набором

квантовых чисел

n и

142

9.В.5. Исходя из принципа запрета Паули:

а) в атоме не может быть 2-х электронов с одинаковым набо-

ром квантовых чисел

n , , m , ;

б) в атоме не может быть более 2-х электронов с одинаковым

набором квантовых чисел

n , , m ;

в) в атоме не может быть более 2-х электронов с одинаковым

набором квантовых чисел , ;

г) на

d -оболочке не может быть менее 10 электронов;

д) на

d -оболочке не может быть более 10 электронов;

е) все электроны

L-слоя имеют одинаковое значение кванто-

вого числа

l ;

ж) все электроны

L-слоя имеют одинаковое значение кванто-

вого числа n.

9.В.6. Какие из приведенных ниже утверждений верны?

а) все атомы одного периода таблицы Менделеева имеют оди-

накового типа валентные электронные оболочки;

б) все атомы одной группы таблицы Менделеева, кроме 8-й,

имеют одинакового типа валентные электронные оболочки;

в) все атомы одной группы таблицы Менделеева имеют оди-

наковое количество валентных электронов;

г) все атомы 3-й гр уппы таб лицы Менделеев а имеют о дног о и тог о

же -типа внешнюю элек тронную обо ло чку с 3-мя э лек тронами;

д) все атомы 3-й группы таблицы Менделеева имеют одного и тог о

же

-типа внешнюю элек тронную оболо чк у с о дним э лектроном;

е) на внешней оболочке атомов 6-й группы таблицы Менделе-

ева находится 6 электронов;

ж) на внешней оболочке атомов 7-й группы таблицы Менделе-

ева находится 5 электронов.

9.В.7. Об атомах щелочных металлов можно сказать, что:

а) все они имеют один валентный электрон в -состоянии;

б) все они имеют один валентный электрон в -состоянии;

143

в) атом можно представить как сфериче ски симметричный

положительно заряженный остов и валентный электрон, способ-

ный проникать внутрь остова;

г) атом можно представить как с ферически симметричный

положительно заряженный остов и валентный электрон, двигаю-

щийся вокруг него;

д) термы атомов щелочных металлов принято рассчитыват ь

по формуле

)0,0()/()(

≠σ≠ασ−α−= nzRT

9.В.8. Об атомах щелочных металлов можно сказать, что:

а) термы атомов щелочных металлов можно рассчитать по од-

ной из формул

/)( nzRT

α−=

)/( σ−= nRT

;

б) величина ридберговской поправки для термов атомов ще-

лочных металлов зависит главным образом от квантового числа

n ;

в) величина ридберговской поправки для термов атомов ще-

лочных металлов зависит главным образом от квантового числа

;

г) заряд остова в модели валентного электрона положитель-

ный и равен заряду электрона e ;

д) заряд остова в модели валентного электрона равен заряду

ядра атома.

9.В.9. Для спектров излучения и поглощения атомов щелоч-

ных металлов характерно следующее:

а) в спектрах наблюдаются сериальные закономерности;

б) в спектрах излучения наблюдаются 4 серии: главная, рез-

кая, диффузная и фундаментальная;

в) в спектрах поглощения при нормальных условиях наблюда-

ется только главная с ерия;

г) линия резонансного перехода во всех атомах щелочных ме-

та ллов синглетная;

д) линия резонансного перехода во всех атомах щелочных ме-

таллов дублетная;

е) вследствие спин-орбита льного взаимодействия линии рез-

кой серии дублетные.

144

9.В.10. Какие из представленных ниже ответов верно отража-

ют физические принципы, положенные в основу векторной модели

многоэлектронных атомов?

а) в основу сложения орбитальных и спиновых моментов

электронов положены кулоновские взаимодействия электронов с

ядром;

б) в основу сложения орбитальных моментов положены вза-

имодействия между магнитными моментами, создаваемыми орби-

тальным движением электронов;

в) в основу сложения орбитальных моментов положены ку-

лоновские взаимодействия между электронами;

г) суперпозиция орбитальных моментов означает взаимную

корреляцию орбитальных движений электронов по причине нали-

чия у них электрических зарядов;

д) суперпозиция орбитальных моментов означает взаимную

корреляцию орбитальных движений электронов по причине нали-

чия у них спинов.

9.В.11. Какие из приведенных ниже утверждений относитель-

но возможных значений векторов и верны?

а) все значения модулей векторов возможны;

б) все взаимные ориентации векторов возможны;

в) возможны только такие значения модулей векторов, кото-

рые соответствуют общему правилу квантования момента импуль-

са, например,

;

г) возможны только такие ориентации моментов в простран-

стве, при которых проекции моментов принимают значения, крат-

ные



(

ML

);

д) возможны только такие взаимные ориентации и для

одного и того же атома, которые вытекают из векторной модели

145

(

),.





) и, в частности, определяются правилом квантования век-

тора



(



)1( += JJJ

9.В.12. В каких из перечисленных ниже случаев правильно

применены правила Хунда?

а) квантовое число суммарного орбитального момента 6 элек-

тронов на

-оболочке равно 1;

б) кванто в ое число суммарного орбитального момента 10 элек-

тронов на

-оболочке равно 0;

в) квантовое число суммарного спинового момента 6 электро-

нов на

-оболочке равно 0;

г) квантовое число суммарного спинового момента 6 электро-

нов на

-оболочке равно 3;

д) квантовое число суммарного спинового момента 6 электро-

нов на

d -оболочке равно 2.

9.В.13. В каких из перечисленных ниже случаев правильно

применены правила Хунда?

а) если на

d -оболочке атома находится 4 электрона, то кванто-

вое число J можно определить, зная квантовые числа

L и S , при-

чем

SLJ += ;

б) если на



-оболочке атома находится 4 электрона, то кванто-

вое число J можно определить, зная квантовые числа

и S , при-

чем

SLJ −= ;

в) если на внешней

d -оболочке атома 2 электрона, то символ

основного терма имеет вид

;

г) если на внешней

d -оболочке атома 2 электрона, то символ

основного терма имеет вид

F ;

д) если на внешней

d-оболочке атома 2 электрона, то символ

основного терма имеет вид

F .

146

9.В.14. Какие из приведенных ниже высказываний по поводу

характеристического рентгеновского излучения верны?

а) в отличие от тормозного рентгеновского излучения, спектр

характеристического рентгеновского излучения линейчатый;

б) длины волн линий характеристического рентгеновского из-

лучения зависят от порядкового номера элементов в таблице Мен-

делеева и являются индивидуальной характеристикой атомов;

в) спектры характеристического рентгеновского излучения

состоят из отдельных серий:

, ...;

г) в отличие от оптических спектров, спектры характеристи-

ческого рентгеновского излучения возбуждаются путем выбивания

электронов из внутренних оболочек атомов;

д) кванты характеристического рентгеновского излучения по-

являются в результате переходов электронов из заполненных атом-

ных оболочек с большей энергией на имеющие вакансии внутрен-

ние оболочки;

е) характеристическое излучение рентгеновской трубки может

наблюдаться в отсутствие тормозного.

9.В.15. Какие из приведенных ниже высказываний по поводу

характеристического рентгеновского излучения верны?

а) длины волн различных линий характеристического рентге-

новского спектра возрастают в последовательности

<<<<<<<

αγβαγβα

MLLLKKK ...;

б) интервал длин волн между

K -линией и коротковолновой

границей сплошного рентгеновского спектра увеличивается при

увеличении напряжения на рентгеновской трубке;

в) интервал частот между

K -линией и коротковолновой гра-

ницей сплошного рентгеновского спектра уменьшается при увели-

чении напряжения на рентгеновской трубке;

г) формула Мозли подобно формуле Бальмера позволяет рас-

считать длины волн линий спектра характеристического рентгенов-

ского излучения;

147

д) посто янная экранирования в фор муле Мозли учитывает дей-

ствие электронов внутренних оболочек атомов с вакансией, экра-

нирующих электрическое поле ядра для электрона, совершающего

переход и заполняющего вакансию.

Ответы

9.А.1 – а); 2 – б); 3 – а); 4 – а); 5 – а); 6 – б); 7 – а); 8 – а); 9 – б);

10 – а); 11 – б); 12 – а); 13 – а); 14 – б); 15 – а); 16 – а); 17 – а); 18 –

а); 19 – а); 20 – а); 21 – б); 22 – а); 23 – а); 24 – а); 25 – б); 26 – б);

27 – а); 28 – а); 29 – а); 30 – б); 31 – а); 32 – б); 33 – а); 34 – б); 35 –

а); 36 – б); 37 – а); 38 – в); 39 – б); 40 – б); 41 – а); 42 – б); 43 – а);

44 – а); 45 – б); 46 – а); 47 – а); 48 – а); 49 – а); 50 – в); 51 – б); 52 –

в); 53 – б); 54 – а); 55 – а).

9.Б.1 – неразличимым; 2 – одноэлектронным; 3 – антисиммет-

ричными; 4 – фермионами; 5 – спиновое; 6 –

mmln ,,,

; 7 – 1; 8 –

)12(2 +l

; 9 –

; 10 –

fdp ,,

, ...; 11 –

; 12 –

; 13 –

; 14 – ще-

лочных металлов; 15 –

; 16 –

; 17 – дублетную; 18 – дублет-

ную; 19 – спина; 20 – главная; 21 – электрическими; 22 – 1 и 3, 2 и

4; 23 –

2121

, llll +−

или от

ll − до

ll +

через единицу; 24 –

2121

, ssss +− или от

ss − до

ss + через единицу; 25 –

SLSL +− ,

или от SL − до SL + через единицу; 26 – наиболь-

шим; 27 –

; 28 – 0; 29 –



235

; 30 –

S ; 31 – линей -

чатый; 32 –

, порядкового номера; 33 –

; 34 – L ; 35 – характе-

ристического; 36 – не зависят; 37 – 3; 38 – дублетную; 39 – 14; 40 –

22; 41 – бозонами; 42 – магнитными; 43 – 4; 44 – 2; 45 –

435 ,

235

9.В.1 – г), д); 2 – а), д); 3 – а), б), г), д); 4 – а), б), г); 5 – а), б), д),

ж); 6 – б), д); 7 – а), в); 8 – а), в), г); 9 – а), б), в), д), е); 10 – в), г); 11 –

в), г), д); 12 – б), в), д); 13 – б), г); 14 – а), б), в), г), д); 15 – а), б), г), д).

148

10. Поведение атом ов в магнитном

и электрическом полях

При изучении данной темы важно усвоить, что магнетизм ве-

щества является следствием магнетизма атомов, который, в свою

очередь, обусловлен орбитальным и спиновым движением элект-

ронов и нуклонов. Явления Зеемана и Штарка являются следстви-

ем взаимодействия атомов как квантовых систем с магнитным и

электрическим полями. В первом случае – квантование проекции

магнитного момента в соответствии с возможными значениями

магнитного квантового числа, а во втором – квантование мод уля

проекции полного механического момента атома. Предлагаемые

тестовые задания позволяют разобраться в дета лях нормального и

аномального эффекта Зеемана и эффекта Пашена-Бака. В основ-

ном это достигается благодаря использованию конкретных приме-

ров. Значительная часть тестовых заданий ориентирует на понима-

ние физической природы и практическое применение электронного

парамагнитного резонанса. Индикатором хороших знаний всех де-

сяти тем является умение описать качественно и количественно

эффекты Зеемана и Пашена-Бака для линии резонансного перехода

любого произвольно выбранного атома.

10.А.1. Все вещества по своим магнитным свойствам можно

разделить на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.2. Парамагнитные вещества состоят из частиц (ато мов,

молек ул), обладающих отличными от нул я магнитными моментами.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.3. Вещество, атомы или молекулы кот орог о имеют от лич-

ные от нуля магнитные моменты, будет парамагнитным обязательно.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

149

10.А.4. Вещество, атомы или молекулы которого имеют рав-

ные нулю магнитные моменты, будет диамагнитным обязательно.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.5. Магнитная восприимчивость у парамагнетиков боль-

ше 0, а у диамагнетиков – меньше 0.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.6. Расщепление спектральных линий излучения и погло-

щения атомов может происходить только в неоднородном магнит-

ном поле.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.7. Расщепление спектральных линий атомов в магнитном

поле (эффект Зеемана) обусловлено расщеплением спектральных

термов или уровней энергии.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.8. Случай расщепления спектральной линии на 3 компо-

нента (нормальный эффект Зеемана) можно объяснить с позиции

классической электродинамики.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.9. В случае нормального эффекта Зеемана количество

компонентов, на которое расщепляется линия, не зависит от направ-

ления наблюдения.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

150

10.А.10. Не смещенный компонент спектральной линии в

нормальном эффекте Зеемана вс е гда поляризован вдоль направ-

ления поля.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.11. Смещенные компоненты спектральной линии в нор-

мальном эффекте Зеемана имеют отличную друг от друга цирку-

лярную поляризацию при наблюдении излучения вдоль магнитно-

го поля.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.12. Величина зеемановского расщепления любой спект-

ральной линии пропорциональна индукции магнитного поля.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.13. Магнитный момент атома однозначно определяется

значениями суммарного спинового и орбитального моментов элек-

тронов.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.14. Магнитный момент атома в основном состоянии мож-

но рассчитать, зная его электронную конфигурацию.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

10.А.15. Магнитный момент атомов равен нулю, если суммар-

ный механический момент электронов атома равен нулю.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.