الفيزياء الحديثة
خط باشن β
متسلسلة باشن تحت الحمراء — انبعاث بطول موجي أطول.
خط باشن β — محاكاة الفيزياء الحديثة تفاعلية. متسلسلة باشن تحت الحمراء — انبعاث بطول موجي أطول. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
متسلسلة باشن
متسلسلة باشن تحت الحمراء — انبعاث بطول موجي أطول.
متسلسلة باشن (انتقالات إلى n = 3) تقع في الأشعة تحت الحمراء، موضحة كيف يحدد عدد الكم الرئيسي طاقة الفوتون عبر عقود من الأطوال الموجية. تظهر خطوط الأشعة تحت الحمراء في غاز الهيدروجين البارد وبعض انتقالات الليزر.
- انتقال تحت أحمر
- n → 3
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 إلى n = 3 (متسلسلة باشن) تحرر فجوات طاقة أصغر من متسلسلتي بالمر وليمان. هل يعني هذا أن فوتونات باشن تقع في الأشعة تحت الحمراء، خارج ما تراه العين؟
توقعات للموازنة
- نعم — فجوات طاقة أصغر تعني أطوالًا موجية أطول، فتدفع خطوط باشن إلى تحت الأحمر.
- لا — خطوط باشن ما تزال مرئية.
- خطوط باشن أعلى طاقة فعليًا، في مدى الأشعة السينية.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- مستوى البداية n_i
ما تقيسه:
- الطول الموجي المنبعث λ (nm)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق بيتا باشن واضغط إعادة الضبط. الانتقال الافتراضي لهذا المسبق هو n = 5 → n = 3 (بيتا باشن).
- فعّل قراءة الطول الموجي المنبعث.
- اضبط مستوى الطاقة الابتدائي n_initial لكل محاولة (نزولًا إلى n_final = 3) وسجل الطول الموجي المنبعث.
المعادلة الحاكمة
متسلسلة باشن (انتقالات تحت الحمراء) — λ = hc/ΔE
الانتقالات المنتهية عند n_f = 3 تشمل فجوات طاقة أصغر من متسلسلتي بالمر (n_f = 2) أو ليمان (n_f = 1)، لأن مستويات n الأعلى متقاربة أكثر — منتجة فوتونات أطول طولًا موجيًا في الأشعة تحت الحمراء.
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 = 3. قارن بالجدول. أكد أن الأطوال الموجية الثلاثة كلها تقع فوق 1000 nm — تحت حمراء.
- قارن حجم هذه الأطوال الموجية بتجربتي بالمر-ألفا وليمان-ألفا. اشرح النمط العام: المتسلسلات المنتهية إلى n_f أعلى (فجوة طاقة أصغر إلى مستوى المرجع الأرضي) تنتج فوتونات أطول موجًا أدنى طاقة.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- تتقارب مستويات طاقة الهيدروجين كلما زاد n (E_n ∝ −1/n²)، فالانتقالات بين المستويات العالية تحرر طاقة أقل من الانتقالات التي تشمل مستويات منخفضة. اشرح لماذا يفسر هذا التزاحم عند n الكبير أن متسلسلة باشن (n_f = 3) تمتد على مدى أوسع من الطاقات مما قد تتوقع أولًا.
- يستخدم الفلك تحت الأحمر خطوط باشن هذه بالضبط (وخطوط براكيت وبفوند الأطول موجًا) لدراسة الهيدروجين في مناطق الفضاء الغبارية حيث يُحجب الضوء المرئي. لماذا قد يخترق الضوء تحت الأحمر الغبارَ الكوني أفضل من المرئي؟
- 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 باشن بيتا
- حدد الذرة
- اضغط تشغيل
- انتقال تحت أحمر
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.