Física moderna

Línia Paschen β

Sèrie de Paschen infraroja: emissió de longitud d'ona més llarga.

Línia Paschen β — simulació interactiva de Física moderna. Sèrie de Paschen infraroja: emissió de longitud d'ona més llarga. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.

Sèrie de Paschen

Sèrie de Paschen infraroja: emissió de longitud d'ona més llarga.

La sèrie de Paschen (transicions a n = 3) cau a l'infraroig, il·lustrant com el nombre quàntic principal fixa l'energia del fotó al llarg de dècades de longitud d'ona. Les línies infraroges apareixen en gas d'hidrogen fred i en certes transicions làser.

• Transició IR
• n → 3

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 a n = 3 (la sèrie de Paschen) alliberen salts d'energia més petits que les sèries de Balmer o Lyman. Vol dir això que els fotons de Paschen cauen a l'infraroig, més enllà del que l'ull pot veure?

Prediccions a valorar

• Sí: salts d'energia més petits signifiquen longituds d'ona més llargues, empenyent les línies de Paschen a l'infraroig.
• No: les línies de Paschen encara són visibles.
• Les línies de Paschen són de fet de més energia, a la gamma de raigs X.

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 Paschen» i prem Restableix. La transició per defecte d'aquest predefinit és n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
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 = 3) i enregistra la longitud d'ona emesa.

Equació governant

Sèrie de Paschen (transicions infraroges) — λ = hc/ΔE

Les transicions que acaben a n_f = 3 involucren salts d'energia més petits que les sèries de Balmer (n_f = 2) o Lyman (n_f = 1), perquè els nivells d'n alt són més junts: produeixen fotons infraroges de longitud d'ona més llarga.

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 = 3. Compara-ho amb la taula. Confirma que les tres longituds d'ona queden per sobre de 1000 nm: infraroig.
• Compara la mida d'aquestes longituds d'ona amb els experiments balmer-alpha i lyman-alpha. Explica el patró global: les sèries que acaben en n_f més alt (salt d'energia més petit fins al nivell de referència) produeixen fotons de longitud d'ona més llarga i menys energia.

On apareix això més enllà del laboratori

• Els nivells d'energia de l'hidrogen s'acosten entre si quan n augmenta (E_n ∝ −1/n²), de manera que les transicions entre nivells alts alliberen menys energia que les que involucren nivells baixos. Explica per què aquest apinyament de nivells en n alt explica que la sèrie de Paschen (n_f = 3) abasti un interval d'energies més ampli del que esperaries a primera vista.
• L'astronomia infraroja fa servir exactament aquestes línies de Paschen (i sèries encara més llargues: Brackett, Pfund) per estudiar hidrogen en regions polsegoses de l'espai on la llum visible queda blocada. Per què la llum infraroja podria travessar millor la pols còsmica que la llum visible?

• 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 Paschen beta
2. Selecciona el àtom
3. Prem Reprodueix
4. Transició infraroga
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