Η σειρά Lyman: Υπεριώδεις γραμμές υδρογόνου

1 · Πρόβλεψε

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;

• 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.

2 · Διάταξη

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.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το εκπεμπόμενο μήκος κύματος λ (άξονας y) έναντι του επιπέδου εκκίνησης n_i (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου.

4 · Ανάλυση

1. 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.
2. 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.

5 · Επέκταση

1. 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.
2. 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.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής