Серията на Лиман: ултравиолетови линии на водорода

1 · Предскажи

Електрони, падащи чак до основното състояние (n = 1), излъчват серията на Лиман. В сравнение със серията на Балмер (падане към n = 2), очакваш ли фотоните на Лиман да имат повече или по-малко енергия?

• По-малко енергия от преходите на Балмер.
• Повече енергия (по-къса вълна) — падането към основното състояние освобождава по-голяма енергийна пролука от падането към n = 2.
• Същата енергия като еквивалентните преходи на Балмер.

2 · Постановка

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

3 · Събери данни

Чертай излъчената дължина на вълната λ (ос y) спрямо началното ниво n_i (ос x) за трите си опита.

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) с n_f = 1. Сравни с таблицата. Потвърди, че и трите дължини падат под 122 nm — дълбок ултравиолет, невидим за окото.
2. Сравни дължините си на Лиман с дължините видима светлина от експеримента Балмер Алфа. Обясни защо падането към n = 1 (много по-голяма енергийна пролука от падането към n = 2) винаги произвежда по-енергийни, по-късовълнови фотони.

5 · Надгради

1. Ултравиолетовата светлина от серията на Лиман се поглъща почти изцяло от атмосферата на Земята, преди да достигне земята. Обясни защо космически телескопи (а не земни) са нужни за наблюдение на Лиман-алфа емисията на водорода от далечни астрономически обекти.
2. При n_i → ∞, 1/λ приближава точно R (границата на серията), съответстваща на електрон, едва-едва избягал изцяло от атома (йонизация), а не на конкретен преход. С формулата си обясни защо границата на серията представя йонизационната енергия от основното състояние.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат