Lyman-serien: Ultraviolette brintlinjer

1 · Forudsig

Elektroner, der falder hele vejen ned til grundtilstanden (n = 1), udsender Lyman-serien. Sammenlignet med Balmer-serien (nedfald til n = 2), ville du så forvente, at Lyman-fotoner har mere eller mindre energi?

• Mindre energi end Balmer-overgange.
• Mere energi (kortere bølgelængde) — nedfald til grundtilstanden frigør en større energiforskel end nedfald til n = 2.
• Samme energi som tilsvarende Balmer-overgange.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen lyman-alpha, og tryk på Nulstil. Denne forudstillings standardovergang er n = 2 → n = 1 (Lyman-alfa).
2. Slå aflæsningen af udsendt bølgelængde til.
3. Indstil startenerginiveauet n_initial for hvert forsøg (nedfald til n_final = 1), og notér den udsendte bølgelængde.

3 · Saml data

Afbild udsendt bølgelængde λ (y-aksen) mod startniveau n_i (x-aksen) for dine tre forsøg.

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) med n_f = 1. Sammenlign med tabellen. Bekræft, at alle tre bølgelængder ligger under 122 nm — dybt ultraviolet, usynligt for øjet.
2. Sammenlign dine Lyman-bølgelængder med balmer-alpha-eksperimentets bølgelængder i synligt lys. Forklar, hvorfor nedfald til n = 1 (en meget større energiforskel end nedfald til n = 2) altid giver fotoner med højere energi og kortere bølgelængde.

5 · Udvid

1. Lyman-seriens ultraviolette lys absorberes næsten fuldstændigt af Jordens atmosfære, før det når jorden. Forklar, hvorfor rumteleskoper (frem for jordbaserede) skal til for at observere brints Lyman-alfa-emission fra fjerne astronomiske objekter.
2. Når n_i → ∞, nærmer 1/λ sig R præcis (serigrænsen), svarende til en elektron, der knap nok slipper helt ud af atomet (ionisation) frem for en bestemt overgang. Brug din formel til at forklare, hvorfor serigrænsen repræsenterer ionisationsenergien fra grundtilstanden.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark