Paschenin sarja: infrapunaiset vetyviivat

1 · Ennusta

Tasolle n = 3 putoavat elektronit (Paschenin sarja) vapauttavat pienempiä energiaeroja kuin Balmerin tai Lymanin sarja. Tarkoittaako tämä, että Paschenin fotonit sijoittuvat infrapunaan, silmän näkyvyyden ulkopuolelle?

• Kyllä – pienemmät energiaerot tarkoittavat pidempiä aallonpituuksia, työntäen Paschenin viivat infrapunaan.
• Ei – Paschenin viivat ovat silti näkyviä.
• Paschenin viivat ovat oikeastaan korkeamman energian röntgenalueella.

2 · Kokoa

1. Avaa Paschen Beeta -esiasetus ja paina Nollaa. Tämän esiasetuksen oletussiirtymä on n = 5 → n = 3 (Paschen-beeta).
2. Ota käyttöön emitoitavan aallonpituuden lukema.
3. Aseta lähtöenergiataso n_initial jokaiselle suoritukselle (putoamalla tasolle n_final = 3) ja kirjaa emitoitu aallonpituus.

3 · Kerää data

Kuvaa emitoitu aallonpituus λ (y-akseli) lähtötasoa n_i vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) arvolla n_f = 3. Vertaa taulukkoon. Varmenna, että kaikki kolme aallonpituutta ylittävät arvon 1000 nm – infrapuna.
2. Vertaa näiden aallonpituuksien kokoa balmer-alpha- ja lyman-alpha-kokeisiin. Selitä yleinen kuvio: korkeampaan n_f:ään päättyvät sarjat (pienempi energiaero perustasoon) tuottavat pidemmän aallonpituuden, matalamman energian fotoneja.

5 · Laajenna

1. Vedyn energiatasot lähestyvät toisiaan, kun n kasvaa (E_n ∝ −1/n²), joten siirtymät korkeiden tasojen välillä vapauttavat vähemmän energiaa kuin matalia tasoja koskevat siirtymät. Selitä, miksi tämä tasojen ahtaus korkealla n selittää, miksi Paschenin sarja (n_f = 3) kattaa leveämmän energiavälin kuin ensimmäisenä odottaisit.
2. Infrapunatähtitiede käyttää juuri näitä Paschenin (ja vielä pidempiä aallonpituisia Brackett- ja Pfund-) sarjaviivoja tutkiakseen vetyä avaruuden pölyisillä alueilla, joissa näkyvä valo on estynyt. Miksi infrapunavalo tunkeutuisi kosmiseen pölyyn paremmin kuin näkyvä valo?

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia