Balmer Series: Mga Nakikitang Hydrogen Spectral Line
1 · Humula
Ang electron sa atomo ng hydrogen ay bumabagsak mula sa mas mataas na energy level papunta sa level n = 2, na naglalabas ng photon (Balmer series — ang tanging hydrogen line na nakikita ng mata). Nakadepende ba ang emitted wavelength sa kung aling level nagsimula ang electron?
- Oo — magkaibang at discreteng espasyado ang wavelength ng magkaibang starting level (mga Balmer line na Hα, Hβ, Hγ…).
- Hindi — parehong wavelength ang inilalabas ng bawat transition pababa sa n = 2.
- Kahit ano sa tuloy-tuloy na range ang wavelength, hindi discrete.
2 · Mag-set Up
- Buksan ang balmer-alpha preset at pindutin ang I-reset. Ang default transition ng preset na ito ay n = 3 → n = 2 (Hα, ang pulang Balmer line).
- I-enable ang emitted-wavelength readout.
- Itakda ang starting energy level n_initial sa bawat trial (bumabagsak sa n_final = 2) at itala ang emitted wavelength.
3 · Mangulekta ng Data
| Starting level n_i | Emitted wavelength λ (nm) |
|---|---|
| 3 | |
| 4 | |
| 5 |
I-plot ang 1/λ (y-axis) laban sa 1/n_i² (x-axis) para sa tatlong trial. Tuwid ba ang linya?
4 · Mag-analisa
- Para sa isang trial, kalkulahin ang 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) gamit ang Rydberg constant na R = 1.097×10⁷ m⁻¹ at n_f = 2. Ihambing sa table.
- Ipaliwanag kung bakit pumapaliit ang wavelength (mas mataas na enerhiya) habang lumalaki ang n_i, pero pumipilit ang espasyo sa pagitan ng magkasunod na linya (Hα, Hβ, Hγ) — nagko-converge sila sa series limit sa halip na magkalat nang walang hanggan.
5 · Palawakin
- Ang Balmer series ang tanging hydrogen series na nasa visible spectrum (mga 400–700 nm) — kaya ito ang historikal na unang nadiskubre, ni Johann Balmer noong 1885, bago pa man umiral ang atomic theory. Ipaliwanag kung bakit nasa labas ng kitang liwanag ang Lyman series (bumabagsak sa n = 1) at Paschen series (bumabagsak sa n = 3).
- Kinikilala ng mga astronomo ang hydrogen sa malalayong bituin sa pag-detect sa mga eksaktong Balmer wavelength na ito sa starlight spectra. Ipaliwanag kung bakit ang pagkakita ng umusli (hindi eksakto) na Balmer-alpha wavelength sa spectrum ng bituin ay nagsasabi sa astronomo na gumagalaw ang bituin relative sa Earth (Doppler effect).
Ang Physics sa Likod ng Experiment na Ito
Rydberg Formula (Bohr Model)
Ang wavelength ng liwanag na inilalabas kapag bumabagsak ang hydrogen electron mula sa level n_i papunta sa n_f ay sumusunod sa 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²), kung saan R ang Rydberg constant — direktang bunga ng quantized energy level ng Bohr model.