Moderní fyzika
Paschenova β linie
Infrared Paschenova série — emise delší vlnové délky.
Paschenova β linie — interaktivní simulace Moderní fyzika. Infrared Paschenova série — emise delší vlnové délky. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Paschenova série
Infrared Paschenova série — emise delší vlnové délky.
Paschenova série (přechody na n = 3) spadá do infrared oblasti a ukazuje, jak hlavní kvantové číslo určuje energii fotonu napříč dekádami vlnových délek. Infrared čáry se objevují ve studeném vodíkovém plynu a v některých laserových přechodech.
- IR přechod
- n → 3
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
Elektrony klesající na n = 3 (Paschenova série) uvolňují menší energetické mezery než série Balmerova nebo Lymanova. Znamená to, že fotony Paschenovy série spadají do infrared, za tím, co oko vidí?
Predikce k zvážení
- Ano — menší energetické mezery znamenají delší vlnové délky, což tlačí čáry Paschenovy série do infrared.
- Ne — čáry Paschenovy série jsou pořád viditelné.
- Čáry Paschenovy série jsou vlastně vyšší energie, v rentgenovém rozsahu.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Počáteční hladina n_i
Co měříš:
- Emisní vlnová délka λ (nm)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu paschen-beta a stiskni Resetovat. Výchozí přechod této předvolby je n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
- Zapni odečet emitované vlnové délky.
- Nastav výchozí energetickou hladinu n_initial pro každý pokus (klesající na n_final = 3) a zapiš emitovanou vlnovou délku.
Řídící rovnice
Paschenova série (infrared přechody) — λ = hc/ΔE
Přechody končící na n_f = 3 zahrnují menší energetické mezery než série Balmerova (n_f = 2) nebo Lymanova (n_f = 1), protože hladiny s vysokým n jsou těsněji rozestavené — produkují fotony s delší vlnovou délkou, infrared.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) s n_f = 3. Porovnej s tabulkou. Potvrď, že všechny tři vlnové délky spadají nad 1000 nm — infrared.
- Porovnej velikost těchto vlnových délek s experimenty balmer-alpha a lyman-alpha. Vysvětli celkový vzorec: série končící na vyšším n_f (menší energetická mezera k referenční hladině) produkují fotony s delší vlnovou délkou a nižší energií.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Energetické hladiny vodíku se přibližují, jak roste n (E_n ∝ −1/n²), takže přechody mezi vysokými hladinami uvolňují méně energie než přechody zahrnující nízké hladiny. Vysvětli, proč toto hustnutí hladin při vysokém n vysvětluje, že Paschenova série (n_f = 3) zahrnuje širší rozsah energií, než bys nejdřív čekal.
- Infrared astronomie používá přesně tyto čáry Paschenovy (a ještě delšívlnné Brackettovy, Pfundovy) série ke studiu vodíku v prašných oblastech vesmíru, kde je viditelné světlo blokováno. Proč by infrared světlo mohlo prostupovat kosmickým prachem lépe než viditelné světlo?
- 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 Paschenově beta
- Vyber atom
- Stiskni Spustit
- Infračervený přechod
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →