La sèrie de Paschen: línies infraroges de l'hidrogen

1 · Prediu

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?

• 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.

2 · Configura

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.

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 = 3. Compara-ho amb la taula. Confirma que les tres longituds d'ona queden per sobre de 1000 nm: infraroig.
2. 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.

5 · Amplia

1. 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.
2. 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?

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles