Física moderna

Línea Paschen β

Serie Paschen infrarroja — emisión de mayor longitud de onda.

Línea Paschen β — simulación interactiva de Física moderna. Serie Paschen infrarroja — emisión de mayor longitud de onda. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.

Serie de Paschen

Serie infrarroja de Paschen: emisión de mayor longitud de onda.

La serie de Paschen (transiciones a n = 3) cae en el infrarrojo, ilustrando cómo el número cuántico principal fija la energía del fotón a lo largo de décadas de longitud de onda. Las líneas infrarrojas aparecen en gas de hidrógeno frío y en ciertas transiciones láser.

• Transición IR
• n → 3

Informe de investigación

Planifique 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 de conducción

Los electrones que caen hasta n = 3 (la serie Paschen) liberan espacios de energía más pequeños que las series de Balmer o Lyman. ¿Significa esto que los fotones de Paschen caen en el infrarrojo, más allá de lo que el ojo puede ver?

Predicciones para pesar

• Sí, brechas de energía más pequeñas significan longitudes de onda más largas, lo que empuja las líneas de Paschen hacia el infrarrojo.
• No, las líneas de Paschen todavía son visibles.
• Las líneas de Paschen son en realidad de mayor energía, en el rango de los rayos X.

Roles 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 preajuste paschen-beta y presione Restablecer. La transición predeterminada de este ajuste preestablecido es n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
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 = 3) y registre la longitud de onda emitida.

Ecuación rectora

Serie Paschen (Transiciones Infrarrojas) — λ = hc/ΔE

Las transiciones que terminan en n_f = 3 implican brechas de energía más pequeñas que las series de Balmer (n_f = 2) o Lyman (n_f = 1), ya que los niveles de n más altos están más estrechamente espaciados, lo que produce fotones infrarrojos de longitud de onda más larga.

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 n_f = 3. Compare con la tabla. Confirme que las tres longitudes de onda caen por encima de 1000 nm: infrarrojo.
• Compare el tamaño de estas longitudes de onda con los experimentos de Balmer-alfa y Lyman-alfa. Explique el patrón general: las series que terminan en un n_f más alto (una brecha de energía más pequeña con respecto al nivel de referencia del suelo) producen fotones de longitud de onda más larga y de menor energía.

¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?

• Los niveles de energía del hidrógeno se acercan a medida que n aumenta (E_n ∝ −1/n²), por lo que las transiciones entre niveles altos liberan menos energía que las transiciones que involucran niveles bajos. Explique por qué esta acumulación de niveles en n alto explica por qué la serie de Paschen (n_f = 3) abarca una gama de energías más amplia de lo que cabría esperar en un principio.
• La astronomía infrarroja utiliza exactamente estas líneas de la serie Paschen (e incluso Brackett, Pfund, de longitud de onda más larga) para estudiar el hidrógeno en regiones polvorientas del espacio donde la luz visible está bloqueada. ¿Por qué la luz infrarroja podría penetrar el polvo cósmico mejor que la luz visible?

• 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 Paschen β
2. Selecciona el átomo
3. Pulsa Reproducir
4. Transición infrarroja
5. Abre el panel de estudio
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