الفيزياء الحديثة
خط ليمان α
متسلسلة ليمان فوق البنفسجية — انتقال إلى الحالة الأرضية.
خط ليمان α — محاكاة الفيزياء الحديثة تفاعلية. متسلسلة ليمان فوق البنفسجية — انتقال إلى الحالة الأرضية. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
متسلسلة ليمان
متسلسلة ليمان فوق البنفسجية — انتقال إلى الحالة الأرضية.
الانتقالات إلى n = 1 تنتج خطوط متسلسلة ليمان فوق البنفسجية بطول موجي أقصر من بالمر. ليمان-α عند 121.6 nm بارز في السحب الهيدروجينية الفيزيائية الفلكية وكان مفتاحًا لفحص الوسط بين المجري.
- انتقال فوق بنفسجي
- n → 1
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
الإلكترونات الهابطة كليًا إلى الحالة الأرضية (n = 1) تبعث متسلسلة ليمان. مقارنة بمتسلسلة بالمر (النزول إلى n = 2)، هل تتوقع أن تكون فوتونات ليمان أعلى أم أدنى طاقة؟
توقعات للموازنة
- طاقة أقل من انتقالات بالمر.
- طاقة أعلى (طول موجي أقصر) — النزول إلى الحالة الأرضية يحرر فجوة طاقة أكبر من النزول إلى n = 2.
- الطاقة نفسها كانتقالات بالمر المكافئة.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- مستوى البداية n_i
ما تقيسه:
- الطول الموجي المنبعث λ (nm)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق ألفا ليمان واضغط إعادة الضبط. الانتقال الافتراضي لهذا المسبق هو n = 2 → n = 1 (ألفا ليمان).
- فعّل قراءة الطول الموجي المنبعث.
- اضبط مستوى الطاقة الابتدائي n_initial لكل محاولة (نزولًا إلى n_final = 1) وسجل الطول الموجي المنبعث.
المعادلة الحاكمة
متسلسلة ليمان (انتقالات إلى الحالة الأرضية) — λ = hc/ΔE
الانتقالات المنتهية عند n_f = 1 تحرر أكبر فجوات طاقة ممكنة في الهيدروجين، لأن الحالة الأرضية تقع بعيدًا تحت كل مستوى مثار — منتجة أقصر سلسلة طيفية طولًا موجيًا (الأعلى طاقة)، كليًا في الأشعة فوق البنفسجية.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) باستخدام n_f = 1. قارن بالجدول. أكد أن الأطوال الموجية الثلاثة كلها تقع دون 122 nm — فوق بنفسجي عميق غير مرئي للعين.
- قارن أطوال ليمان الموجية بأطوال تجربة ألفا بالمر المرئية. اشرح لماذا النزول إلى n = 1 (فجوة طاقة أكبر بكثير من النزول إلى n = 2) ينتج دائمًا فوتونات أعلى طاقة وأقصر طولًا موجيًا.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- يُمتص ضوء ليمان فوق البنفسجي كليًا تقريبًا بغلاف الأرض الجوي قبل بلوغ الأرض. اشرح لماذا تلزم تلسكوبات فضائية (لا أرضية) لرصد انبعاث ليمان-ألفا للهيدروجين من أجرام فلكية بعيدة.
- مع n_i → ∞ يقترب 1/λ من R بالضبط (حد المتسلسلة)، ويقابله إلكترون بالكاد يفلت من الذرة كليًا (تأين) لا انتقال محدد. بصيغتك، اشرح لماذا يمثل حد المتسلسلة طاقة التأين من الحالة الأرضية.
- 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 ليمان ألفا
- حدد الذرة
- اضغط تشغيل
- انتقال فوق بنفسجي
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.