Σύγχρονη φυσική

Γραμμή Paschen β

Υπέρυθρη σειρά Paschen — εκπομπή μεγαλύτερου μήκους κύματος.

Γραμμή Paschen β — διαδραστική προσομοίωση Σύγχρονη φυσική. Υπέρυθρη σειρά Paschen — εκπομπή μεγαλύτερου μήκους κύματος. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Σειρά Paschen

Υπέρυθρη σειρά Paschen — εκπομπή μεγαλύτερου μήκους κύματος.

Η σειρά Paschen (μεταβάσεις προς n = 3) πέφτει στην υπέρυθρη, εικονογραφώντας πώς ο κύριος κβαντικός αριθμός ορίζει την ενέργεια φωτονίου σε δεκαετίες μήκους κύματος. Υπέρυθρες γραμμές εμφανίζονται σε ψυχρό αέριο υδρογόνο και ορισμένες μεταβάσεις lasers.

• Μετάβαση IR
• n → 3

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 στο n = 3 (η σειρά Paschen) απελευθερώνουν μικρότερα ενεργειακά κενά από τη σειρά Balmer ή Lyman. Σημαίνει αυτό ότι τα φωτόνια Paschen πέφτουν στο υπέρυθρο, πέρα από ό,τι μπορεί να δει το μάτι;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Ναι — μικρότερα ενεργειακά κενά σημαίνουν μεγαλύτερα μήκη κύματος, ωθώντας τις γραμμές Paschen στο υπέρυθρο.
• Όχι — οι γραμμές Paschen εξακολουθούν να είναι ορατές.
• Οι γραμμές Paschen είναι στην πραγματικότητα υψηλότερης ενέργειας, στο εύρος ακτίνων Χ.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Επίπεδο εκκίνησης n_i

Τι μετράς:

• Εκπεμπόμενο μήκος κύματος λ (nm)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή paschen-beta και πάτησε Επαναφορά. Η προεπιλεγμένη μετάβαση αυτής της προεπιλογής είναι n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη εκπεμπόμενου μήκους κύματος.
3. Ρύθμισε το επίπεδο εκκίνησης n_initial για κάθε δοκιμή (πέφτοντας στο n_final = 3) και κατέγραψε το εκπεμπόμενο μήκος κύματος.

Κυρίαρχη εξίσωση

Σειρά Paschen (υπέρυθρες μεταβάσεις) — λ = hc/ΔE

Μεταβάσεις που τελειώνουν στο n_f = 3 περιλαμβάνουν μικρότερα ενεργειακά κενά από τη σειρά Balmer (n_f = 2) ή Lyman (n_f = 1), αφού τα επίπεδα υψηλού n είναι πιο πυκνά τοποθετημένα — παράγοντας φωτόνια μεγαλύτερου μήκους κύματος, υπέρυθρα.

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 = 3. Σύγκρινε με τον πίνακα. Επιβεβαίωσε ότι και τα τρία μήκη κύματος πέφτουν πάνω από 1000 nm — υπέρυθρα.
• Σύγκρινε το μέγεθος αυτών των μηκών κύματος με τα πειράματα balmer-alpha και lyman-alpha. Εξήγησε το συνολικό σχήμα: σειρές που τελειώνουν σε υψηλότερο n_f (μικρότερο ενεργειακό κενό στο επίπεδο αναφοράς βασικής κατάστασης) παράγουν φωτόνια μεγαλύτερου μήκους κύματος, χαμηλότερης ενέργειας.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Τα ενεργειακά επίπεδα υδρογόνου πλησιάζουν μεταξύ τους καθώς το n μεγαλώνει (E_n ∝ −1/n²), ώστε μεταβάσεις μεταξύ υψηλών επιπέδων απελευθερώνουν λιγότερη ενέργεια από μεταβάσεις που περιλαμβάνουν χαμηλά επίπεδα. Εξήγησε γιατί αυτή η συνωστίση επιπέδων σε υψηλό n εξηγεί γιατί η σειρά Paschen (n_f = 3) καλύπτει ευρύτερο εύρος ενεργειών από ό,τι θα περίμενες αρχικά.
• Η υπέρυθρη αστρονομία χρησιμοποιεί ακριβώς αυτές τις γραμμές σειρών Paschen (και ακόμη μεγαλύτερου μήκους κύματος Brackett, Pfund) για να μελετήσει υδρογόνο σε σκόνες περιοχές του χώρου όπου το ορατό φως μπλοκάρεται. Γιατί το υπέρυθρο φως μπορεί να διεισδύσει καλύτερα από το ορατό φως στο κοσμικό σκόνη;

• 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 Paschen Beta
2. Επίλεξε το άτομο
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Μετάβαση IR
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