Moderni fysiikka

Lymanin α-viiva

Ultravioletti Lymanin sarja – siirtymä perustilaan.

Lymanin α-viiva – interaktiivinen Moderni fysiikka-simulaatio. Ultravioletti Lymanin sarja – siirtymä perustilaan. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Lymanin sarja

Ultravioletti Lymanin sarja – siirtymä perustilaan.

Siirtymät tasolle n = 1 tuottavat ultraviolettia Lymanin sarjaa lyhyemmällä aallonpituudella kuin Balmer. Lyman-α kohdassa 121.6 nm on merkittävä astrofysikaalisissa vedypilvissä.

• UV-siirtymä
• n → 1

Tutkimustiivistelmä

Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista

Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.

Tutkimuskysymys

Elektronit, jotka putoavat kokonaan alas perustilaan (n = 1), emitoivat Lymanin sarjan. Verrattuna Balmerin sarjaan (putoamalla tasolle n = 2), odottaisitko Lymanin fotonien olevan enemmän vai vähemmän energiaa?

Punniteltavat ennusteet

• Vähemmän energiaa kuin Balmer-siirtymät.
• Enemmän energiaa (lyhyempi aallonpituus) – putoaminen perustilaan vapauttaa suuremman energiaeron kuin putoaminen tasolle n = 2.
• Sama energia kuin vastaavilla Balmer-siirtymillä.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Lähtötaso n_i

Mitä mittaat:

• Emitoitu aallonpituus λ (nm)

Miten tutkimus etenee

1. Avaa Lyman Alfa -esiasetus ja paina Nollaa. Tämän esiasetuksen oletussiirtymä on n = 2 → n = 1 (Lyman-alfa).
2. Ota käyttöön emitoitavan aallonpituuden lukema.
3. Aseta lähtöenergiataso n_initial jokaiselle suoritukselle (putoamalla tasolle n_final = 1) ja kirjaa emitoitu aallonpituus.

Hallitseva yhtälö

Lymanin sarja (perustilasiirtymät) — λ = hc/ΔE

Tasolle n_f = 1 päättyvät siirtymät vapauttavat suurimmat mahdolliset energiaerot vedylle, koska perustila sijaitsee kaukana jokaista kiihtynyttä tasoa alapuolella – tuottaen lyhyimmän aallonpituuden (korkeimman energian) spektrisarjan, kokonaan ultravioletissa.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) arvolla n_f = 1. Vertaa taulukkoon. Varmenna, että kaikki kolme aallonpituutta jäävät arvon 122 nm alle – syvä ultravioletti, silmälle näkymätön.
• Vertaa Lyman-aallonpituuksiasi balmer-alpha-kokeen näkyvän valon aallonpituuksiin. Selitä, miksi putoaminen tasolle n = 1 (paljon suurempi energiaero kuin putoaminen tasolle n = 2) tuottaa aina korkeamman energian, lyhyempiä aallonpituisia fotoneja.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Lyman-sarjan ultraviolettivalo absorboituu lähes kokonaan Maan ilmakehään ennen maahan saapumistaan. Selitä, miksi avaruusteleskooppeja (ei maaperäpohjaisia) tarvitaan havaitsemaan vedyn Lyman-alfa-emissio kaukaisista tähtitieteellisistä kohteista.
• Kun n_i → ∞, arvo 1/λ lähestyy arvoa R täsmälleen (sarjan raja), vastaten elektronia, joka tuskinpa pakenee atomista kokonaan (ionisaatio) tietyn siirtymän sijaan. Käyttäen kaavaasi selitä, miksi sarjan raja edustaa ionisatioenergiaa perustilasta.

• 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. Tervetuloa Lyman Alfaan
2. Valitse atomi
3. Paina Toista
4. Ultraviolettisiirtymä
5. Avaa Ominaisuudet-paneeli
6. Onnistuit!

Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.

Avaa interaktiivinen laboratorio →

Lataa työarkki →

Bohrin malli ja vetyatomin spektrit