Lymanova série: ultrafialové čáry vodíku

1 · Predikuj

Elektrony klesající celý dolů do základního stavu (n = 1) emitují Lymanovu sérii. Ve srovnání s Balmerovou sérií (klesající na n = 2) — očekával bys, že fotony Lymanovy série mají víc, nebo méně energie?

• Méně energie než přechody Balmerovy série.
• Víc energie (kratší vlnová délka) — klesnutí do základního stavu uvolní větší energetickou mezeru než klesnutí na n = 2.
• Stejná energie jako ekvivalentní přechody Balmerovy série.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu lyman-alpha a stiskni Resetovat. Výchozí přechod této předvolby je n = 2 → n = 1 (Lyman-alfa).
2. Zapni odečet emitované vlnové délky.
3. Nastav výchozí energetickou hladinu n_initial pro každý pokus (klesající na n_final = 1) a zapiš emitovanou vlnovou délku.

3 · Sbírej data

Vynes emitovanou vlnovou délku λ (osa y) proti výchozí hladině n_i (osa x) pro své tři pokusy.

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) s n_f = 1. Porovnej s tabulkou. Potvrď, že všechny tři vlnové délky spadají pod 122 nm — hluboké ultrafialové, neviditelné okem.
2. Porovnej své vlnové délky Lymanovy série s vlnovými délkami viditelného světla experimentu balmer-alpha. Vysvětli, proč klesnutí na n = 1 (mnohem větší energetická mezera než klesnutí na n = 2) vždy produkuje fotony s vyšší energií a kratší vlnovou délkou.

5 · Rozšiř

1. Ultrafialové světlo Lymanovy série je téměř celé pohlceno atmosférou Země dřív, než dosáhne země. Vysvětli, proč kosmické dalekohledy (místo pozemních) jsou potřeba k pozorování Lyman-alfa emise vodíku ze vzdálených astronomických objektů.
2. Jak n_i → ∞, 1/λ se blíží přesně R (limita série), což odpovídá elektronu, který sotva uniká z atomu úplně (ionizace), místo konkrétního přechodu. Pomocí svého vzorce vysvětli, proč limita série představuje ionizační energii ze základního stavu.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky