La sèrie de Lyman: línies ultraviolades de l'hidrogen

1 · Prediu

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?

• 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.

2 · Configura

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.

3 · Recull dades

Representa la longitud d'ona emesa λ (eix y) contra el nivell inicial n_i (eix x) per a les tres proves.

4 · Analitza

1. 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.
2. 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.

5 · Amplia

1. 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.
2. 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.

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles