فیزیک نوین
خط لیمان α
سری فرابنفش لیمان — گذار به حالت پایه.
خط لیمان α — شبیهسازی تعاملی فیزیک نوین. سری فرابنفش لیمان — گذار به حالت پایه. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
سری لیمان
سری فرابنفش لیمان — گذار به حالت پایه.
گذارها به n = 1 خطوط فرابنفش سری لیمان را با طول موجی کوتاهتر از بالمر میسازند. لیمان-α در 121.6 nm در ابرهای هیدروژنی اخترفیزیکی برجسته است و کلید کاوش رسانهٔ میانکهکشانی بود.
- گذار فرابنفش
- n → 1
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
الکترونهایی که تماموکمال تا حالت پایه (n = 1) پایین میآیند سری لیمن را گسیل میکنند. در مقایسه با سری بالمر (فرود به n = 2)، انتظار دارید فوتونهای لیمن انرژی بیشتر داشته باشند یا کمتر؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- انرژی کمتر از گذارهای بالمر.
- انرژی بیشتر (طول موج کوتاهتر) — فرود به حالت پایه شکاف انرژی بزرگتری نسبت به فرود به n = 2 آزاد میکند.
- همان انرژی گذارهای معادل بالمر.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- تراز آغازین n_i
آنچه اندازه میگیرید:
- طول موج گسیلشده λ (nm)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی lyman-alpha را باز کنید و Reset را بفشارید. گذار پیشفرض این پیشتنظیم n = 2 → n = 1 است (لیمن-آلفا).
- قرائت طول موج گسیلی را فعال کنید.
- تراز انرژی آغازین n_initial را برای هر آزمایش تنظیم کنید (با فرود به n_final = 1) و طول موج گسیلشده را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
سری لیمان (گذارهای به حالت پایه) — λ = hc/ΔE
گذارهایی که به n_f = 1 ختم میشوند بزرگترین شکافهای انرژی ممکن در هیدروژن را آزاد میکنند، چون حالت پایه بسیار زیر همهٔ ترازهای برانگیخته است — و سری طیفیِ کوتاهترین طول موج (پرانرژیترین) را تماماً در فرابنفش تولید میکنند.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) را با n_f = 1 حساب کنید. با جدول مقایسه کنید. تأیید کنید هر سه طول موج زیر 122 nm میافتند — فرابنفش عمیق، نامرئی برای چشم.
- طول موجهای لیمن خود را با طول موجهای نور مرئی آزمایش balmer-alpha مقایسه کنید. توضیح دهید چرا فرود به n = 1 (شکاف انرژی بسیار بزرگتر از فرود به n = 2) همیشه فوتونهای پرانرژیتر با طول موج کوتاهتر تولید میکند.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- نور فرابنفش سری لیمان پیش از رسیدن به زمین تقریباً کامل توسط جو زمین جذب میشود. توضیح دهید چرا برای دیدن گسیل لیمان-آلفای هیدروژن از اجرام نجومی دور، تلسکوپهای فضایی (نه زمینی) لازماند.
- وقتی n_i ← ∞، مقدار 1/λ دقیقاً به R میرسد (حد سری)، متناظر با الکترونی که بهسختی از اتم کامل میگریزد (یونش) نه گذاری مشخص. با فرمولتان توضیح دهید چرا حد سری، انرژی یونش از حالت پایه است.
- 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
- به لیمان آلفا خوش آمدید
- انتخاب اتم
- Play را بفشارید
- گذار فرابنفش
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.