Серията на Пашен: инфрачервени линии на водорода

1 · Предскажи

Електрони, падащи към n = 3 (серията на Пашен), освобождават по-малки енергийни пролуки от сериите на Балмер или Лиман. Означава ли това, че фотоните на Пашен падат в инфрачервеното, отвъд това, което окото вижда?

• Да — по-малки енергийни пролуки значат по-дълги вълни, избутвайки линиите на Пашен в инфрачервеното.
• Не — линиите на Пашен пак са видими.
• Линиите на Пашен всъщност са по-енергийни, в рентгеновия обхват.

2 · Постановка

1. Отвори настройката Пашен Бета и натисни Нулирай. Преходът по подразбиране на тази настройка е n = 5 → n = 3 (Пашен-бета).
2. Включи показанието за излъчена дължина на вълната.
3. Задай началното енергетично ниво n_initial за всеки опит (падайки до n_final = 3) 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 = 3. Сравни с таблицата. Потвърди, че и трите дължини падат над 1000 nm — инфрачервено.
2. Сравни големината на тези дължини с експериментите Балмер Алфа и Лиман Алфа. Обясни общия модел: серии, завършващи на по-високо n_f (по-малка енергийна пролука до референтното основно ниво), произвеждат по-дълговълнови, по-нискоенергийни фотони.

5 · Надгради

1. Енергетичните нива на водорода се доближават с нарастване на n (E_n ∝ −1/n²), така че преходите между високи нива освобождават по-малко енергия от преходи с ниски нива. Обясни защо това сгъстяване на нивата при високи n обяснява защо серията на Пашен (n_f = 3) обхваща по-широк обхват енергии, отколкото би очакал първоначално.
2. Инфрачервената астрономия ползва точно тези линии на Пашен (и още по-дълговълновите Бракет, Пфунд), за да изучава водород в прашни области на космоса, където видимата светлина е блокирана. Защо инфрачервената светлина би прониквала през космическия прах по-добре от видимата?

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат