Съвременна физика

Линия Балмер α (Hα)

Задай n_i→n_f — цветът на емисионната линия съответства на λ от формулата на Ридберг.

Линия Балмер α (Hα) — интерактивна симулация Съвременна физика. Задай n_i→n_f — цветът на емисионната линия съответства на λ от формулата на Ридберг. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Серия на Балмер

Задай n_i→n_f — цветът на емисионната линия съответства на λ от формулата на Ридберг.

Преходите на водорода към n = 2 излъчват видими линии на Балмер с дължини на вълните от формулата на Ридберг 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα при 656 nm е най-ярката червена линия — ползва се в астрономията за идентифициране на водород и измерване на червено отместване.

• 1/λ = R(1/2²−1/n²)
• Червена линия Hα

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Електрон във водороден атом пада от по-високо енергетично ниво до ниво n = 2, излъчвайки фотон (серията на Балмер — единствените водородни линии, видими за човешкото око). Зависи ли излъчената дължина на вълната от нивото, от което електронът е тръгнал?

Предсказвания за преценка

• Да — различни начални нива дават различни, дискретно разположени дължини на вълните (линиите на Балмер Hα, Hβ, Hγ...).
• Не — всеки преход до n = 2 излъчва същата дължина на вълната.
• Дължината на вълната може да е каквото и да е в непрекъснат обхват, не дискретни стойности.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Начално ниво n_i

Какво измерваш:

• Излъчена дължина на вълната λ (nm)

Как протича изследването

1. Отвори настройката Балмер Алфа и натисни Нулирай. Преходът по подразбиране на тази настройка е n = 3 → n = 2 (Hα, червената линия на Балмер).
2. Включи показанието за излъчена дължина на вълната.
3. Задай началното енергетично ниво n_initial за всеки опит (падайки до n_final = 2) и запиши излъчената дължина на вълната.

Управляващо уравнение

Връзка дължина на вълната–енергия на фотона — λ = hc/ΔE

След като преходът между енергетичните нива в модела на Бор (от n_i към n_f) даде енергията ΔE на излъчения фотон, дължината на вълната следва директно от λ = hc/ΔE — същата връзка, която свързва енергията на всеки фотон с неговата дължина на вълната. Самото разстояние между нивата, а оттам и ΔE, се определя от формулата на Ридберг 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²).

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) с константата на Ридберг R = 1.09678×10⁷ m⁻¹ и n_f = 2. Сравни с таблицата.
• Обясни защо дължините на вълните стават по-къси (по-висока енергия) с нарастване на n_i, но разстоянието между последователните линии (Hα, Hβ, Hγ) се свива — те се сближават към граница на серията, вместо да се разпръскват неограничено.

Къде това се появява извън лабораторията

• Серията на Балмер е единствената водородна серия, която попада във видимия спектър (приблизително 400–700 nm) — затова е тази, открита исторически първа, от Йохан Балмер през 1885 г., преди да съществува лежащата в основата атомна теория. Обясни защо серията на Лиман (падане към n = 1) и серията на Пашен (падане към n = 3) попадат извън видимата светлина.
• Астрономите идентифицират водород в далечни звезди, детектирайки точно тези дължини на вълните на Балмер в спектрите на звездната светлина. Обясни защо намирането на изместена (не точна) Балмер-алфа дължина на вълната в спектъра на звезда казва на астрономите, че звездата се движи спрямо Земята (ефект на Доплер).

• 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

1. Добре дошъл при Балмер Алфа
2. Избери атома
3. Натисни Пусни
4. Видима линия на водорода
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Модел на Бор и спектрите на водорода