Moderne Physik
Paschen-β-Linie
Infrarote Paschen-Serie — längere Emissionswellenlänge.
Paschen-β-Linie — interaktive Moderne Physik-Simulation. Infrarote Paschen-Serie — längere Emissionswellenlänge. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Paschen-Serie
Infrarote Paschen-Serie — längere Wellenlängen-Emission.
Die Paschen-Serie (Übergänge zu n = 3) liegt im Infraroten und zeigt, wie die Hauptquantenzahl die Photonenenergie über Größenordnungen der Wellenlänge festlegt. Infrarote Linien erscheinen in kühlem Wasserstoffgas und bei bestimmten Laserübergängen.
- IR-Übergang
- n → 3
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 auf n = 3 (die Paschen-Reihe) fallen, erzeugen kleinere Energielücken als die Balmer- oder Lyman-Reihe. Bedeutet das, dass Paschen-Photonen in den Infrarotbereich fallen, jenseits dessen, was das Auge sehen kann?
Vorhersagen zum Abwägen
- Ja – kleinere Energielücken bedeuten längere Wellenlängen, wodurch Paschen-Linien ins Infrarote verschoben werden.
- Nein – Paschen-Linien sind immer noch sichtbar.
- Paschen-Linien haben tatsächlich eine höhere Energie im Röntgenbereich.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Startniveau n_i
Was Sie messen:
- Emittierte Wellenlänge λ (nm)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Paschen-Beta-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Der Standardübergang dieser Preset ist n = 5 → n = 3 (Paschen-Beta).
- Aktivieren Sie die Anzeige der emittierten Wellenlänge.
- Legen Sie das Startenergieniveau n_initial für jeden Versuch fest (absteigend auf n_final = 3) und zeichnen Sie die emittierte Wellenlänge auf.
Maßgebende Gleichung
Paschen-Serie (Infrarotübergänge) — λ = hc/ΔE
Übergänge, die bei n_f = 3 enden, weisen kleinere Energielücken auf als die Balmer- (n_f = 2) oder Lyman-Reihe (n_f = 1), da höhere n-Niveaus enger beieinander liegen und dadurch längerwellige Infrarotphotonen erzeugen.
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 = 3. Vergleichen Sie mit der Tabelle. Bestätigen Sie, dass alle drei Wellenlängen über 1000 nm – Infrarot – liegen.
- Vergleichen Sie die Größe dieser Wellenlängen mit den Experimenten Balmer-Alpha und Lyman-Alpha. Erklären Sie das Gesamtmuster: Serien, die bei einem höheren n_f (einer kleineren Energielücke zum Bodenreferenzniveau) enden, erzeugen Photonen mit längerer Wellenlänge und niedrigerer Energie.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Die Energieniveaus von Wasserstoff rücken mit zunehmendem n näher zusammen (E_n ∝ −1/n²), sodass Übergänge zwischen hohen Niveaus weniger Energie freisetzen als Übergänge mit niedrigen Niveaus. Erklären Sie, warum diese Anhäufung von Niveaus bei hohem n erklärt, warum die Paschen-Reihe (n_f = 3) einen größeren Energiebereich abdeckt, als Sie zunächst erwarten würden.
- Die Infrarotastronomie nutzt genau diese Linien der Paschen-Serie (und noch längerwelligerer Brackett-Pfund-Linien), um Wasserstoff in staubigen Regionen des Weltraums zu untersuchen, in denen sichtbares Licht blockiert ist. Warum könnte Infrarotlicht kosmischen Staub besser durchdringen als sichtbares Licht?
- 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 Paschen-Beta
- Atom auswählen
- Abspielen drücken
- Infraroter 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