Física moderna

Línia Balmer α (Hα)

Defineix n_i→n_f: el color de la línia d'emissió coincideix amb λ de la fórmula de Rydberg.

Línia Balmer α (Hα) — simulació interactiva de Física moderna. Defineix n_i→n_f: el color de la línia d'emissió coincideix amb λ de la fórmula de Rydberg. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.

Sèrie de Balmer

Defineix n_i→n_f: el color de la línia d'emissió coincideix amb λ de la fórmula de Rydberg.

Les transicions de l'hidrogen a n = 2 emeten línies visibles de Balmer amb longituds d'ona de la fórmula de Rydberg 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα a 656 nm és la línia vermella més brillant: usada en astronomia per identificar hidrogen i mesurar el desplaçament al roig.

• 1/λ = R(1/2²−1/n²)
• Línia vermella Hα

Resum de la investigació

Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori

El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.

Pregunta conductora

Un electró en un àtom d'hidrogen baixa d'un nivell d'energia més alt al nivell n = 2, emetent un fotó (la sèrie de Balmer, les úniques línies de l'hidrogen visibles a l'ull humà). Depèn la longitud d'ona emesa del nivell d'on venia l'electró?

Prediccions a valorar

• Sí: nivells inicials diferents donen longituds d'ona diferents i discretament espaiades (les línies de Balmer Hα, Hβ, Hγ...).
• No: tota transició cap a n = 2 emet la mateixa longitud d'ona.
• La longitud d'ona pot ser qualsevol en un interval continu, no valors discrets.

Rols de les variables

El que tu defines:

• Nivell inicial n_i

El que tu mesures:

• Longitud d'ona emesa λ (nm)

Com funciona la investigació

1. Obre el predefinit «La sèrie de Balmer» i prem Restableix. La transició per defecte d'aquest predefinit és n = 3 → n = 2 (Hα, la línia vermella de Balmer).
2. Activa la lectura de longitud d'ona emesa.
3. Defineix el nivell d'energia inicial n_initial per a cada prova (baixant a n_final = 2) i enregistra la longitud d'ona emesa.

Equació governant

Fórmula de Rydberg (model de Bohr) — λ = hc/ΔE

La longitud d'ona de la llum emesa quan un electró d'hidrogen baixa del nivell n_i al n_f segueix 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²), on R és la constant de Rydberg: conseqüència directa dels nivells d'energia quantitzats del model de Bohr.

El que el full imprimible demana treballar a l'alumne

• Per a una prova, calcula 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) amb la constant de Rydberg R = 1.097×10⁷ m⁻¹ i n_f = 2. Compara-ho amb la taula.
• Explica per què les longituds d'ona s'escurcen (més energia) quan n_i augmenta, però la separació entre línies successives (Hα, Hβ, Hγ) s'encongeix: convergeixen cap a un límit de sèrie en lloc d'estendre's indefinidament.

On apareix això més enllà del laboratori

• La sèrie de Balmer és l'única sèrie de l'hidrogen que cau a l'espectre visible (aproximadament 400–700 nm): per això és la descoberta històricament primer, per Johann Balmer el 1885, abans que existís la teoria atòmica subjacent. Explica per què la sèrie de Lyman (baixant a n = 1) i la de Paschen (baixant a n = 3) cauen fora de la llum visible.
• Els astrònoms identifiquen hidrogen en estrelles llunyanes detectant aquestes longituds d'ona exactes de Balmer en espectres de llum estel·lar. Explica per què trobar una longitud d'ona Balmer-alfa desplaçada (no exacta) en l'espectre d'una estrella diu als astrònoms que l'estrella es mou respecte de la Terra (efecte Doppler).

• 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. Benvingut a Balmer alfa
2. Selecciona el àtom
3. Prem Reprodueix
4. Línia visible de l'hidrogen
5. Obre el panell de Propietats
6. Ho has aconseguit!

Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.

Obre el laboratori interactiu →

Descarrega el full de treball →

El model de Bohr i els espectres de l'hidrogen