Σύγχρονη φυσική

Γραμμή Lyman α

Υπεριώδης σειρά Lyman — μετάβαση στη βασική κατάσταση.

Γραμμή Lyman α — διαδραστική προσομοίωση Σύγχρονη φυσική. Υπεριώδης σειρά Lyman — μετάβαση στη βασική κατάσταση. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Σειρά Lyman

Υπεριώδης σειρά Lyman — μετάβαση στη βασική κατάσταση.

Μεταβάσεις προς n = 1 παράγουν υπεριώδεις γραμμές της σειράς Lyman σε μικρότερο μήκος κύματος από τη Balmer. Η Lyman-α στα 121.6 nm είναι εμφανής σε αστροφυσικά σύννεφα υδρογόνου και ήταν κλειδί για τη διερεύνηση του διαγαλαξιακού μέσου.

• Μετάβαση UV
• n → 1

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Ηλεκτρόνια που πέφτουν εξ ολοκλήρου στη βασική κατάσταση (n = 1) εκπέμπουν τη σειρά Lyman. Σε σύγκριση με τη σειρά Balmer (πέφτοντας στο n = 2), θα περίμενεις τα φωτόνια Lyman περισσότερη ή λιγότερη ενέργεια;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Λιγότερη ενέργεια από τις μεταβάσεις Balmer.
• Περισσότερη ενέργεια (μικρότερο μήκος κύματος) — η πτώση στη βασική κατάσταση απελευθερώνει μεγαλύτερο ενεργειακό κενό από την πτώση στο n = 2.
• Η ίδια ενέργεια με ισοδύναμες μεταβάσεις Balmer.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Επίπεδο εκκίνησης n_i

Τι μετράς:

• Εκπεμπόμενο μήκος κύματος λ (nm)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή lyman-alpha και πάτησε Επαναφορά. Η προεπιλεγμένη μετάβαση αυτής της προεπιλογής είναι n = 2 → n = 1 (Lyman-alpha).
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη εκπεμπόμενου μήκους κύματος.
3. Ρύθμισε το επίπεδο εκκίνησης n_initial για κάθε δοκιμή (πέφτοντας στο n_final = 1) και κατέγραψε το εκπεμπόμενο μήκος κύματος.

Κυρίαρχη εξίσωση

Σειρά Lyman (μεταβάσεις βασικής κατάστασης) — λ = hc/ΔE

Μεταβάσεις που τελειώνουν στο n_f = 1 απελευθερώνουν τα μεγαλύτερα δυνατά ενεργειακά κενά στο υδρογόνο, αφού η βασική κατάσταση κάθεται μακριά κάτω από κάθε διεγερμένο επίπεδο — παράγοντας τη σειρά φασματικών γραμμών μικρότερου μήκους κύματος (υψηλότερης ενέργειας), εξ ολοκλήρου στο υπεριώδες.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) χρησιμοποιώντας n_f = 1. Σύγκρινε με τον πίνακα. Επιβεβαίωσε ότι και τα τρία μήκη κύματος πέφτουν κάτω από 122 nm — βαθύ υπεριώδες, αόρατο στο μάτι.
• Σύγκρινε τα μήκη κύματος Lyman σου με τα μήκη κύματος ορατού φωτός του πειράματος balmer-alpha. Εξήγησε γιατί η πτώση στο n = 1 (πολύ μεγαλύτερο ενεργειακό κενό από την πτώση στο n = 2) πάντα παράγει φωτόνια υψηλότερης ενέργειας, μικρότερου μήκους κύματος.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Υπεριώδες φως σειράς Lyman απορροφάται σχεδόν εξ ολοκλήρου από την ατμόσφαιρα της Γης πριν φτάσει στο έδαφος. Εξήγησε γιατί διαστημικά τηλεσκόπια (αντί για εδάφη-based) χρειάζονται για να παρατηρήσουν την εκπομπή Lyman-alpha υδρογόνου από μακρινά αστρονομικά αντικείμενα.
• Καθώς n_i → ∞, το 1/λ πλησιάζει το R ακριβώς (το όριο σειράς), που αντιστοιχεί σε ηλεκτρόνιο barely διαφεύγον του ατόμου εντελώς (ιοντισμός) αντί συγκεκριμένης μετάβασης. Χρησιμοποιώντας τον τύπο σου, εξήγησε γιατί το όριο σειράς αναπαριστά την ενέργεια ιοντισμού από τη βασική κατάσταση.

• 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

1. Καλώς όρισες στη Lyman Alpha
2. Επίλεξε το άτομο
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Μετάβαση UV
5. Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Το μοντέλο Bohr και φάσματα υδρογόνου