Paschenova série: infrared čáry vodíku

1 · Predikuj

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?

• 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.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu paschen-beta a stiskni Resetovat. Výchozí přechod této předvolby je n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
2. Zapni odečet emitované vlnové délky.
3. Nastav výchozí energetickou hladinu n_initial pro každý pokus (klesající na n_final = 3) 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 = 3. Porovnej s tabulkou. Potvrď, že všechny tři vlnové délky spadají nad 1000 nm — infrared.
2. 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.

5 · Rozšiř

1. 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.
2. 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?

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky