فیزیک نوین
خط پاشن β
سری فروسرخ پاشن — گسیل با طول موج بلندتر.
خط پاشن β — شبیهسازی تعاملی فیزیک نوین. سری فروسرخ پاشن — گسیل با طول موج بلندتر. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
سری پاشن
سری فروسرخ پاشن — گسیل با طول موج بلندتر.
سری پاشن (گذارها به n = 3) در فروسرخ میافتد و نشان میدهد عدد کوانتومی اصلی چگونه انرژی فوتون را در دههها طول موج تعیین میکند. خطوط فروسرخ در گاز هیدروژن سرد و برخی گذارهای لیزری پدیدار میشوند.
- گذار فروسرخ
- n → 3
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 به n = 3 میافتند (سری پاشن) شکافهای انرژی کوچکتری از سری بالمر یا لیمن آزاد میکنند. آیا این یعنی فوتونهای پاشن در فروسرخ، فراتر از آنچه چشم میبیند، میافتند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- بله — شکاف انرژی کوچکتر یعنی طول موج بلندتر و راندن خطوط پاشن به فروسرخ.
- نه — خطوط پاشن همچنان مرئیاند.
- خطوط پاشن در واقع پرانرژیتر و در دامنهٔ پرتو ایکساند.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- تراز آغازین n_i
آنچه اندازه میگیرید:
- طول موج گسیلشده λ (nm)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی paschen-beta را باز کنید و Reset را بفشارید. گذار پیشفرض این پیشتنظیم n = 5 → n = 3 است (پاشن-بتا).
- قرائت طول موج گسیلی را فعال کنید.
- تراز انرژی آغازین n_initial را برای هر آزمایش تنظیم کنید (با فرود به n_final = 3) و طول موج گسیلشده را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
سری پاشن (گذارهای فروسرخ) — λ = hc/ΔE
گذارهایی که به n_f = 3 ختم میشوند شکافهای انرژی کوچکتری از سری بالمر (n_f = 2) یا لیمن (n_f = 1) دارند، چون ترازهای n بالاتر فشردهتر کنار هماند — و فوتونهای طولموجبلندترِ فروسرخ 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 = 3 حساب کنید. با جدول مقایسه کنید. تأیید کنید هر سه طول موج بالای 1000 nm میافتند — فروسرخ.
- اندازهٔ این طول موجها را با آزمایشهای بالمر-آلفا و لیمان-آلفا مقایسه کنید. الگوی کلی را توضیح دهید: سریهای پایانیابنده در n_f بالاتر (شکاف انرژی کوچکتر تا تراز مرجع پایه) فوتونهای بلندول و کمانرژیتری میدهند.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- ترازهای انرژی هیدروژن با بزرگ شدن n به هم نزدیکتر میشوند (E_n ∝ −1/n²)، پس گذارهای میان ترازهای بالا انرژی کمتری از گذارهای درگیرِ ترازهای پایین آزاد میکنند. توضیح دهید چرا همین ازهمفشردگی ترازها در n های بالا توضیح میدهد که سری پاشن (n_f = 3) بازهٔ گستردهتری از انرژیها را میپوشاند آنچه در نگاه اول انتظار میرود.
- نجوم فروسرخ از همین خطوط پاشن (و حتی بلندولتر براکت و pfund) برای مطالعهٔ هیدروژن در ناحیههای غبارآسمانی که نور مرئی بسته میشود به کار میبرد. چرا نور فروسرخ بهتر از نور مرئی از غبار کیهانی میگذرد؟
- 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 پاشن بتا خوش آمدید
- انتخاب اتم
- Play را بفشارید
- گذار فروسرخ
- 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.