Moderne Physik
Lyman-α-Linie
Ultraviolette Lyman-Serie — Übergang zum Grundzustand.
Lyman-α-Linie — interaktive Moderne Physik-Simulation. Ultraviolette Lyman-Serie — Übergang zum Grundzustand. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Lyman-Serie
Ultraviolette Lyman-Serie — Übergang in den Grundzustand.
Übergänge zu n = 1 erzeugen ultraviolette Linien der Lyman-Serie bei kürzerer Wellenlänge als Balmer. Lyman-α bei 121.6 nm ist markant in astrophysikalischen Wasserstoffwolken und war entscheidend für die Erforschung des intergalaktischen Mediums.
- UV-Übergang
- n → 1
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Elektronen, die bis in den Grundzustand (n = 1) fallen, emittieren die Lyman-Reihe. Würden Sie im Vergleich zur Balmer-Reihe (Abfall auf n = 2) erwarten, dass Lyman-Photonen mehr oder weniger Energie haben?
Vorhersagen zum Abwägen
- Weniger Energie als Balmer-Übergänge.
- Mehr Energie (kürzere Wellenlänge) – der Abfall in den Grundzustand führt zu einer größeren Energielücke als der Abfall auf n = 2.
- Die gleiche Energie wie äquivalente Balmer-Übergänge.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Startniveau n_i
Was Sie messen:
- Emittierte Wellenlänge λ (nm)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Lyman-Alpha-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Der Standardübergang dieser Preset ist n = 2 → n = 1 (Lyman-alpha).
- Aktivieren Sie die Anzeige der emittierten Wellenlänge.
- Legen Sie das Startenergieniveau n_initial für jeden Versuch fest (absteigend auf n_final = 1) und zeichnen Sie die emittierte Wellenlänge auf.
Maßgebende Gleichung
Lyman-Reihe (Grundzustandsübergänge) — λ = hc/ΔE
Übergänge, die bei n_f = 1 enden, erzeugen die größtmöglichen Energielücken im Wasserstoff, da der Grundzustand weit unter jedem angeregten Niveau liegt – und erzeugen so die Spektralreihe mit der kürzesten Wellenlänge (höchste Energie), die vollständig im Ultraviolett liegt.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) mit n_f = 1. Vergleichen Sie mit der Tabelle. Bestätigen Sie, dass alle drei Wellenlängen unter 122 nm fallen – tiefes Ultraviolett, für das Auge unsichtbar.
- Vergleichen Sie Ihre Lyman-Wellenlängen mit den Wellenlängen des sichtbaren Lichts des Balmer-Alpha-Experiments. Erklären Sie, warum ein Abfall auf n = 1 (eine viel größere Energielücke als ein Abfall auf n = 2) immer Photonen mit höherer Energie und kürzerer Wellenlänge erzeugt.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Ultraviolettes Licht der Lyman-Serie wird fast vollständig von der Erdatmosphäre absorbiert, bevor es den Boden erreicht. Erklären Sie, warum Weltraumteleskope (anstelle von bodengestützten) benötigt werden, um die Lyman-Alpha-Emission von Wasserstoff von entfernten astronomischen Objekten zu beobachten.
- Da n_i → ∞, nähert sich 1/λ genau R (der Seriengrenze), was eher einem Elektron entspricht, das dem Atom kaum vollständig entkommt (Ionisation), als einem bestimmten Übergang. Erklären Sie anhand Ihrer Formel, warum die Seriengrenze die Ionisierungsenergie aus dem Grundzustand darstellt.
- 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
- Willkommen bei Lyman-Alpha
- Atom auswählen
- Abspielen drücken
- Ultravioletter Übergang
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.
Das Bohrsche Modell & Wasserstoffspektren