الفيزياء الحديثة
خط بالمر α (Hα)
اضبط n_i→n_f — لون خط الانبعاث يطابق λ من صيغة ريدبرغ.
خط بالمر α (Hα) — محاكاة الفيزياء الحديثة تفاعلية. اضبط n_i→n_f — لون خط الانبعاث يطابق λ من صيغة ريدبرغ. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
متسلسلة بالمر
اضبط n_i→n_f — لون خط الانبعاث يطابق λ من صيغة ريدبرغ.
الانتقالات في الهيدروجين إلى n = 2 تبعث خطوط بالمر المرئية بأطوال موجية من صيغة ريدبرغ 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα عند 656 nm هو ألمع الخطوط الحمراء — يُستخدم في علم الفلك لتحديد الهيدروجين وقياس الانزياح نحو الأحمر.
- 1/λ = R(1/2²−1/n²)
- خط Hα الأحمر
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
إلكترون في ذرة هيدروجين يهبط من مستوى طاقة أعلى إلى المستوى n = 2، بادعًا فوتونًا (متسلسلة بالمر — خطوط الهيدروجين الوحيدة المرئية للعين البشرية). هل يعتمد الطول الموجي المنبعث على المستوى الذي بدأ منه الإلكترون؟
توقعات للموازنة
- نعم — مستويات بداية مختلفة تعطي أطوالًا موجية مختلفة متباعدة بشكل منفصل (خطوط بالمر Hα وHβ وHγ...).
- لا — كل انتقال نحو n = 2 يبعث الطول الموجي نفسه.
- يمكن أن يكون الطول الموجي أي قيمة في مدى متصل، لا قيمًا منفصلة.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- مستوى البداية n_i
ما تقيسه:
- الطول الموجي المنبعث λ (nm)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق ألفا بالمر واضغط إعادة الضبط. الانتقال الافتراضي لهذا المسبق هو n = 3 → n = 2 (Hα، خط بالمر الأحمر).
- فعّل قراءة الطول الموجي المنبعث.
- اضبط مستوى الطاقة الابتدائي n_initial لكل محاولة (نزولًا إلى n_final = 2) وسجل الطول الموجي المنبعث.
المعادلة الحاكمة
علاقة الطول الموجي والطاقة للفوتون — λ = hc/ΔE
بمجرد أن يعطي انتقال مستويات الطاقة في نموذج بور (من n_i إلى n_f) طاقة الفوتون المنبعث ΔE، يتبع طول موجها مباشرة من λ = hc/ΔE — وهي العلاقة نفسها التي تربط طاقة أي فوتون بطول موجها. أما تباعد المستويات نفسه، ومن ثم ΔE، فتحدده صيغة ريدبرغ 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²).
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) باستخدام ثابت ريدبرغ R = 1.09678×10⁷ m⁻¹ و n_f = 2. قارن بالجدول.
- اشرح لماذا تقصر الأطوال الموجية (طاقة أعلى) مع ازدياد n_i، لكن التباعد بين الخطوط المتتالية (Hα وHβ وHγ) يتقلص — فهي تتقارب نحو حد المتسلسلة بدل التباعد بلا نهاية.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- متسلسلة بالمر هي سلسلة الهيدروجين الوحيدة الواقعة في الطيف المرئي (نحو 400–700 nm) — ولهذا هي التي اكتُشفت أولًا تاريخيًا، على يد يوهان بالمر عام 1885، قبل وجود النظرية الذرية المفسِّرة أساسًا. اشرح لماذا تقع متسلسلة ليمان (النزول إلى n = 1) ومتسلسلة باشن (النزول إلى n = 3) خارج الضوء المرئي.
- يحدد الفلكيون الهيدروجين في النجوم البعيدة برصد أطوال موجات بالمر هذه بعينها في أطياف ضوء النجوم. اشرح لماذا يخبر العثور على طول موجة بالمر-ألفا مزاح (لا مطابق) في طيف نجم الفلكيينَ بأن النجم يتحرك نسبة إلى الأرض (تأثير دوبلر).
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.1 Structure of the atom
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- أهلًا بك في بالمر ألفا
- حدد الذرة
- اضغط تشغيل
- خط هيدروجين مرئي
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.