Nüüdisaegne füüsika

Balmeri α (Hα) joon

Sea n_i→n_f — emissioonijoone värv vastab Rydbergi valemi λ-le.

Balmeri α (Hα) joon — interaktiivne Nüüdisaegne füüsika simulatsioon. Sea n_i→n_f — emissioonijoone värv vastab Rydbergi valemi λ-le. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor reaalaja SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Balmeri seeria

Sea n_i→n_f — emissioonijoone värv vastab Rydbergi valemi λ-le.

Vesiniku siirded n = 2 emiteerivad nähtavaid Balmeri jooni lainepikkustega Rydbergi valemitest 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα 656 nm juures on heledaim punane joon — astronoomias kasutatakse vesiniku tuvastamiseks ja punanihke mõõtmiseks.

• 1/λ = R(1/2²−1/n²)
• Hα punane joon

Uurimise kokkuvõte

Planeeri küsimus enne labori avamist

Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.

Juhtküsimus

Elektron vesiniku aatomis langeb kõrgemalt energiatasandilt tasandile n = 2, kiirates footoni (Balmeri seeria — ainsad vesiniku jooned, mida inimsilm näeb). Kas kiiratud lainepikkus sõltub sellest, milliselt tasandilt elektron alustas?

Kaalutavad ennustused

• Jah — erinevad algtasandid annavad erinevad, diskreetselt paiknevad lainepikkused (Balmeri jooned Hα, Hβ, Hγ...).
• Ei — iga üleminek tasandile n = 2 kiirgab sama lainepikkuse.
• Lainepikkus saab olla mis tahes pidevas vahemikus, mitte diskreetsed väärtused.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Algtase n_i

Mida sa mõõdad:

• Kiiratud lainepikkus λ (nm)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava balmer-alpha eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Selle eelseadistuse vaikimisi üleminek on n = 3 → n = 2 (Hα, punane Balmeri joon).
2. Lülita sisse kiiratud lainepikkuse näit.
3. Sea iga katse jaoks algtasand n_initial (langedes tasandile n_final = 2) ja kirjuta üles kiiratud lainepikkus.

Juhtiv võrrand

Footoni lainepikkuse–energia seos — λ = hc/ΔE

Kui Bohri mudeli energiatasemete üleminek (n_i kuni n_f) annab välja kiiratud footoni energia ΔE, järgneb selle lainepikkus otse võrdusest λ = hc/ΔE — see on sama seos, mis seob iga footoni energiaga tema lainepikkuse. Tasandite vahe ise ja seega ΔE määrab Rydbergi valem 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²).

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²), kasutades Rydbergi konstanti R = 1.09678×10⁷ m⁻¹ ja n_f = 2. Võrdle tabeliga.
• Selgita, miks lainepikkused lühenevad (kõrgem energia), kui n_i kasvab, aga järjestikuste joonte (Hα, Hβ, Hγ) vahe kahaneb — nad koonduvad seeria piiri poole pigem kui lõpmatuseni laiali minema.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Balmeri seeria on ainus vesiniku seeria, mis jääb nähtavasse spekterisse (umbes 400–700 nm) — seepärast avastati ta ajalooliselt esimesena, Johann Balmeri poolt 1885. aastal, enne kui aluseks olev aatomiteooria eksisteeris. Selgita, miks Lymani seeria (langemine tasandile n = 1) ja Pascheni seeria (langemine tasandile n = 3) jäävad nähtavast valgusest välja.
• Astronoomid tuvastavad vesiniku kaugel tähtedes, tuvastades need täpsed Balmeri lainepikkused tähevalguse spekterites. Selgita, miks nihutatud (mitte täpse) Balmer-alfa lainepikkuse leidmine tähe spektris ütleb astronoomidele, et täht liigub Maa suhtes (Doppleri efekt).

• 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. Tere tulemast Balmer Alfa juurde
2. Vali aatom
3. Vajuta Esita
4. Nähtav vesiniku joon
5. Ava Omaduste paneel
6. Said hakkama!

Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida reaalaja mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.

Ava interaktiivne labor →

Laadi tööleht alla →

Bohri mudel ja vesiniku spektrid