Η σειρά Paschen: Υπέρυθρες γραμμές υδρογόνου

1 · Πρόβλεψε

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;

• 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.

2 · Διάταξη

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.

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 = 3. Σύγκρινε με τον πίνακα. Επιβεβαίωσε ότι και τα τρία μήκη κύματος πέφτουν πάνω από 1000 nm — υπέρυθρα.
2. 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.

5 · Επέκταση

1. 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 ΜΗΚΩΝ ΚΥΜΑΤΟΣ από τη σειρά Balmer ή Lyman, παρόλο που το απόλυτο ενεργειακό της εύρος είναι το μικρότερο από τα τρία (μικρές, στενά συνεχόμενες ενέργειες αντιστοιχίζονται σε τεντωμένη κατανομή στο 1/E = λ/hc).
2. να μελετήσει υδρογόνο σε σκονισμένες περιοχές του διαστήματος … Γιατί το υπέρυθρο φως μπορεί να διεισδύσει καλύτερα από το ορατό φως στην κοσμική σκόνη;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής