Física moderna

Línea Balmer α (Hα)

Ajusta n_i→n_f — el color de la línea de emisión coincide con λ de la fórmula de Rydberg.

Línea Balmer α (Hα) — simulación interactiva de Física moderna. Ajusta n_i→n_f — el color de la línea de emisión coincide con λ de la fórmula de Rydberg. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.

Serie de Balmer

Ajusta n_i→n_f: el color de la línea de emisión coincide con λ de la fórmula de Rydberg.

Las transiciones del hidrógeno a n = 2 emiten líneas de Balmer visibles con longitudes de onda dadas por la fórmula de Rydberg 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα a 656 nm es la línea roja más brillante—usada en astronomía para identificar hidrógeno y medir el corrimiento al rojo.

• Series de Balmer 1/λ = R(1/2²−1/n²)
• Línea roja Hα

Resumen de la investigación

Planifica la pregunta antes de abrir el laboratorio

El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.

Pregunta guía

Un electrón en un átomo de hidrógeno cae desde un nivel de energía superior hasta el nivel n = 2, emitiendo un fotón (la serie de Balmer, las únicas líneas de hidrógeno visibles para el ojo humano). ¿La longitud de onda emitida depende del nivel desde el que partió el electrón?

Predicciones a evaluar

• Sí, diferentes niveles iniciales dan diferentes longitudes de onda discretamente espaciadas (las líneas de Balmer Hα, Hβ, Hγ…).
• No: cada transición hasta n = 2 emite la misma longitud de onda.
• La longitud de onda puede ser cualquier cosa en un rango continuo, no valores discretos.

Roles de las variables

Lo que configuraste:

• Nivel inicial n_i

Lo que mides:

• Longitud de onda emitida λ (nm)

Cómo se desarrolla la investigación

1. Abra el ajuste preestablecido de balmer-alpha y presione Restablecer. La transición predeterminada de este ajuste preestablecido es n = 3 → n = 2 (Hα, la línea roja de Balmer).
2. Habilite la lectura de longitud de onda emitida.
3. Establezca el nivel de energía inicial n_initial para cada prueba (bajando a n_final = 2) y registre la longitud de onda emitida.

Ecuación rectora

Relación longitud de onda–energía del fotón — λ = hc/ΔE

Una vez que la transición entre niveles de energía del modelo de Bohr (de n_i a n_f) da la energía ΔE del fotón emitido, su longitud de onda se sigue directamente de λ = hc/ΔE — la misma relación que liga la energía de cualquier fotón con su longitud de onda. El propio espaciado de los niveles, y por tanto ΔE, lo fija la fórmula de Rydberg 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²).

Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan

• Para una prueba, calcule 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) usando la constante de Rydberg R = 1.09678×10⁷ m⁻¹ y n_f = 2. Compare con la tabla.
• Explique por qué las longitudes de onda se acortan (mayor energía) a medida que n_i aumenta, pero el espacio entre líneas sucesivas (Hα, Hβ, Hγ) se reduce: convergen hacia un límite de serie en lugar de separarse indefinidamente.

Dónde aparece esto más allá del laboratorio

• La serie de Balmer es la única serie del hidrógeno que se encuentra en el espectro visible (aproximadamente 400–700 nm); por eso es la que históricamente fue descubierta primero, por Johann Balmer en 1885, antes de que existiera la teoría atómica subyacente. Explique por qué las series de Lyman (que caen a n = 1) y las series de Paschen (que caen a n = 3) quedan fuera de la luz visible.
• Los astrónomos identifican hidrógeno en estrellas distantes detectando estas longitudes de onda exactas de Balmer en los espectros de luz estelar. Explique por qué encontrar una longitud de onda Balmer-alfa desplazada (no exacta) en el espectro de una estrella les indica a los astrónomos que la estrella se está moviendo en relación con la Tierra (el efecto Doppler).

• 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. Bienvenido a Balmer α
2. Selecciona el átomo
3. Pulsa Reproducir
4. Línea visible del hidrógeno
5. Abre el panel de propiedades
6. ¡Lo lograste!

Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.

Abrir laboratorio interactivo →

Descargar ficha de laboratorio →

El modelo de Bohr y el espectro del hidrógeno