原子物理第五章 多电子原子补充习题

第五章多电子原子：泡利原理补充习题

一、选择题

1.泡利不相容原理说：（D）

A.自旋为整数的粒子不可能处于同一量子态中

B.自旋为整数的粒子能处于同一量子态中

C.自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中

D.自旋为半整数的粒子不能处于同一量子态中

在一组由全同粒子组成的体系中，如果在体系的一个量子态（即由一套量子数所确定

的微观状态）上只容许容纳一个粒子，这种粒子称为费米子。或者说自旋为半整数

（1/2，3/2…）的粒子统称为费米子，服从费米-狄拉克统计。费米子满足泡利不相

容原理，即不能两个以上的费米子出现在相同的量子态中。轻子，核子和超子的自

旋都是1/2，因而都是费米子。自旋为3/2，5/2，7/2等的共振粒子也是费米子。中

子、质子都是由三种夸克组成，自旋为1/2。

2.下列粒子中不服从泡利不相容原理的是：（B）

A.质子B.光子C.中子D.电子

费米子是自旋量子数为半整数的粒子（如电子，质子，中子等），满足泡利原理；

而玻色子为自旋量子数为整数的粒子（如光子，介子等），不满足泡利原理。



3.单个d电子的总角动量数可能值为：（D）

A.B.C.D.

2,33,4

52,7232,52

单个d电子，

l2,s12,jls21252,32

4.在耦合下，两个等价p电子能形成的原子态是：（C）

LS

A.

131133131131313

D,D;P,D,P,D;D,P,S;D,D,P,P.S,S

B.C.D.

根据同科电子耦合的偶数规则：即偶数，

LS

对于p电子，

ll1,ss12L2,1,0,S1,0

1212

当时，,对应原子态为

S0

L0,2

11

S,D

02

；当时，，对应原子态为

S1

L1

3

P

2,1,0

5.处于原子态的原子，其总角动量量子数的可能取值为：（B）

L3,S2

J

A.3,2,1；B.5,4,3,2,1；C.6,5,4,3；D.

52,42,32,22,12

JLS,LS1,,LS,JLS5,JLS1,J5,4,3,2,1

maxmin

6.设原子的两个价电子是p电子和d电子，在耦合下可能的原子态有：（C）

LS

A.4个；B.9个；C.12个；D.15个

对于p电子，

l1,s12l2,s12

1122

，对于d电子，，所以

L3,2,1;S1,0

当时，对应的原子态分别为

S0

L3,2,1

111

F,D,P;

321

当时，对应的原子态分别为

S1

L3,2,1

333

F,D,P;

4,3,23,2,12,1,0

7.满壳层或满次壳层电子组态相应的原子态是：（B）

A.

3131

SSPP

0001

A.

2s2s,S;2s2p,P;3s3s,S;3s3p,P

1313

0000

B.C.D.

B.C.D.

8.镁原子（Z=12）处于基态时价电子的电子组态及基态原子态应是：（C）

1

2222

2

镁原子（Z=12）处于基态时价电子的电子组态:

1s2s2p3s

,

3s

满次壳层，基态原子态为

S

0

9.氩（Z=18)原子基态的电子组态及原子态是：（A）

A.

1s2s2p3s3p,S1s2s2p2p3d,P

226261226683

00

C.

1s2s2p3p,S

22681

0

A.

2244

P;P;P;

12321232

B.C.D.

2262551

B.

D.

1s2s2p3p3d,D

226422

12

10.由壳层结构理论和洪德定则可知，氯原子（Z=17）基态时的原子态应是：（B）

P

氯原子的电子组态为：

1s2s2p3s3p3p3p

，与互补，所得原子态相同，对于p电子，

L1,S12,J32,12

，对应原子态为：

2

P

32,12

，由

洪特定则最外层同科p电子数为5，

，

而p壳层半满数为3，超过半满，反常序，,基态原子态为：

J

JLS32

2

P

32

11.碳原子（C,Z=6）的基态谱项为（A）

A.

3331

P;P;S;

0210

B.C.D.

S

2222

碳原子的电子组态为

1s2s2p2p

，排除满壳层后，剩下组态，两个2p电子属于同科电子，

故满足耦合的偶数定则，即偶数。对于2p电子

LSLS

ll1,ss12

1212

；所以

L2,1,0,S1,0;

当时，，对应的原子态为

S1

L1

3

P

2,1,0

，依据洪特定则：当某原子态具

有的最大时，它所处的能级位置最低；对同一个，又以值大的为最低；对同科电子，

SS

L

同一个值而值不同的诸能级的次序，当同科电子数小于或等于闭壳层占有数的一半时，

L

J

具有最小值（即）的能级处在最低，称为正常次序；当同科电子数大于闭壳层占有

J

LS

数的一半时，则具有最大值（即）的能级处在最低，称为倒转次序。碳原子最外次

J

LS

壳层同科电子数为2，小于p壳层半满数3，，基态为

J0

3

P

0

。

二、填空题

1.电子填充壳层的原则泡利不相容原理、能量最低原理。

2.泡利不相容原理可表述为：在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具

有完全相同的状态。它只对费米子适用，而对玻色子不适用。

3.按照角动量耦合模型，如,，则的可能取值为2，1,0，相应

LSS1J

L1

的原子态符号为

3

P

2,1,0

。