Moderní fyzika
Balmerova α (Hα) linie
Nastav n_i→n_f — barva emisní čáry odpovídá λ z Rydbergova vzorce.
Balmerova α (Hα) linie — interaktivní simulace Moderní fyzika. Nastav n_i→n_f — barva emisní čáry odpovídá λ z Rydbergova vzorce. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Balmerova série
Nastav n_i→n_f — barva emisní čáry odpovídá λ z Rydbergova vzorce.
Přechody vodíku na n = 2 emitují viditelné Balmerovy čáry s vlnovými délkami z Rydbergova vzorce 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα při 656 nm je nejjasnější červená čára — v astronomii se používá k identifikaci vodíku a měření červeného posuvu.
- 1/λ = R(1/2²−1/n²)
- Červená čára Hα
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Elektron v atomu vodíku klesá z vyšší energetické hladiny na hladinu n = 2 a emituje foton (Balmerova série — jediné čáry vodíku viditelné lidským okem). Závisí emitovaná vlnová délka na tom, ze které hladiny elektron začal?
Predikce k zvážení
- Ano — různé výchozí hladiny dávají různé, diskrétně rozestavené vlnové délky (čáry Balmera Hα, Hβ, Hγ…).
- Ne — každý přechod dolů na n = 2 emituje stejnou vlnovou délku.
- Vlnová délka může být cokoli ve spojitém rozsahu, ne diskrétní hodnoty.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Počáteční hladina n_i
Co měříš:
- Emisní vlnová délka λ (nm)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu balmer-alpha a stiskni Resetovat. Výchozí přechod této předvolby je n = 3 → n = 2 (Hα, červená Balmerova čára).
- Zapni odečet emitované vlnové délky.
- Nastav výchozí energetickou hladinu n_initial pro každý pokus (klesající na n_final = 2) a zapiš emitovanou vlnovou délku.
Řídící rovnice
Rydbergův vzorec (Bohrův model) — λ = hc/ΔE
Vlnová délka světla emitovaného, když elektron vodíku klesne z hladiny n_i na n_f, řídí 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²), kde R je Rydbergova konstanta — přímý důsledek kvantovaných energetických hladin Bohrova modelu.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) s Rydbergovou konstantou R = 1.097×10⁷ m⁻¹ a n_f = 2. Porovnej s tabulkou.
- Vysvětli, proč vlnové délky se zkracují (vyšší energie), jak roste n_i, ale rozestupy mezi po sobě jdoucími čárami (Hα, Hβ, Hγ) se zmenšují — konvergují k limitě série, místo aby se rozebíhaly do nekonečna.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Balmerova série je jediná série vodíku, která spadá do viditelného spektra (zhruba 400–700 nm) — proto byla historicky objevena první, Johannem Balmerem v roce 1885, před existencí atomové teorie. Vysvětli, proč Lymanova série (přechody na n = 1) a Paschenova série (přechody na n = 3) spadají mimo viditelné světlo.
- Astronomové identifikují vodík ve vzdálených hvězdách detekcí přesně těchto Balmerových vlnových délek ve spektrech hvězdného světla. Vysvětli, proč nalezení posunuté (ne přesné) vlnové délky Balmer-alfa ve spektru hvězdy říká astronomům, že hvězda se pohybuje vzhledem k Zemi (Dopplerův jev).
- 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
- Vítej v Balmerově alfa
- Vyber atom
- Stiskni Spustit
- Viditelná čára vodíku
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →