Física moderna

Línia Lyman α

Sèrie de Lyman ultraviolada: transició a l'estat fonamental.

Línia Lyman α — simulació interactiva de Física moderna. Sèrie de Lyman ultraviolada: transició a l'estat fonamental. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.

Sèrie de Lyman

Sèrie de Lyman ultraviolada: transició a l'estat fonamental.

Les transicions a n = 1 produeixen línies ultraviolades de la sèrie de Lyman a longitud d'ona més curta que Balmer. Lyman-α a 121.6 nm és prominent en núvols d'hidrogen astrofísics i va ser clau per sondejar el medi intergalàctic.

• Transició UV
• n → 1

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

Els electrons que baixen fins a l'estat fonamental (n = 1) emeten la sèrie de Lyman. Comparada amb la sèrie de Balmer (que baixa a n = 2), esperaries que els fotons de Lyman tinguessin més o menys energia?

Prediccions a valorar

• Menys energia que les transicions de Balmer.
• Més energia (longitud d'ona més curta): baixar a l'estat fonamental allibera un salt d'energia més gran que baixar a n = 2.
• La mateixa energia que les transicions de Balmer equivalents.

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 Lyman» i prem Restableix. La transició per defecte d'aquest predefinit és n = 2 → n = 1 (Lyman-alfa).
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 = 1) i enregistra la longitud d'ona emesa.

Equació governant

Sèrie de Lyman (transicions a l'estat fonamental) — λ = hc/ΔE

Les transicions que acaben a n_f = 1 alliberen els salts d'energia més grans possibles de l'hidrogen, perquè l'estat fonamental seu molt per sota de cada nivell excitat: produeixen la sèrie espectral de longitud d'ona més curta (més energia), enterament a l'ultraviolat.

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 n_f = 1. Compara-ho amb la taula. Confirma que les tres longituds d'ona queden per sota de 122 nm: ultraviolat profund, invisible a l'ull.
• Compara les teves longituds d'ona de Lyman amb les de llum visible de l'experiment «La sèrie de Balmer». Explica per què baixar a n = 1 (un salt d'energia molt més gran que baixar a n = 2) produeix sempre fotons de més energia i longitud d'ona més curta.

On apareix això més enllà del laboratori

• La llum ultraviolada de la sèrie de Lyman és absorbida gairebé enterament per l'atmosfera terrestre abans d'arribar a terra. Explica per què calen telescopis espacials (en lloc de terrestres) per observar l'emissió Lyman-alfa de l'hidrogen en objectes astronòmics llunyans.
• Quan n_i → ∞, 1/λ s'acosta exactament a R (el límit de sèrie), corresponent a un electró que tot just escapa de l'àtom (ionització) en lloc d'una transició concreta. Amb la teva fórmula, explica per què el límit de sèrie representa l'energia d'ionització des de l'estat fonamental.

• 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 Lyman alfa
2. Selecciona el àtom
3. Prem Reprodueix
4. Transició ultraviolada
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