लाइमन श्रृंखला: पराबैंगनी हाइड्रोजन रेखाएँ

1 · भविष्यवाणी

ज़मीनी अवस्था (n = 1) तक गिरने वाले इलेक्ट्रॉन लाइमैन श्रृंखला का उत्सर्जन करते हैं। बामर श्रृंखला (n = 2 तक गिरते हुए) की तुलना में, क्या आप उम्मीद करेंगे कि लाइमन फोटॉन में अधिक या कम ऊर्जा होगी?

• बामर संक्रमण से कम ऊर्जा।
• अधिक ऊर्जा (छोटी तरंग दैर्ध्य) - जमीनी अवस्था में गिरने से n = 2 तक गिरने की तुलना में अधिक ऊर्जा अंतर उत्पन्न होता है।
• समतुल्य बामर संक्रमण के समान ऊर्जा।

2 · सेट अप

1. lyman-alpha प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। इस प्रीसेट का डिफ़ॉल्ट संक्रमण n = 2 → n = 1 (लाइमन-अल्फा) है।
2. emitted-wavelength रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए शुरुआती ऊर्जा स्तर n_initial सेट करें (n_final = 1 तक नीचे गिरते हुए) और उत्सर्जित तरंग दैर्ध्य को रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

अपने तीन परीक्षणों के लिए प्रारंभिक स्तर n_i (x-अक्ष) के विरुद्ध उत्सर्जित तरंग दैर्ध्य λ (y-अक्ष) को प्लॉट करें।

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, n_f = 1 का उपयोग करके 1 /λ = R(1/n_f² - 1 /n_i²) की गणना करें। तालिका से तुलना करें. पुष्टि करें कि सभी तीन तरंग दैर्ध्य 122 एनएम से नीचे आते हैं - गहरी पराबैंगनी, आंख के लिए अदृश्य।
2. अपने लाइमन तरंगदैर्घ्य की तुलना balmer-alpha प्रयोग के visible-light तरंगदैर्घ्य से करें। बताएं कि क्यों n = 1 (n = 2 पर गिरने की तुलना में बहुत बड़ा ऊर्जा अंतर) पर जाने से हमेशा higher-energy, shorter-wavelength फोटॉन उत्पन्न होते हैं।

5 · विस्तार

1. लाइमैन-श्रृंखला पराबैंगनी प्रकाश जमीन तक पहुंचने से पहले पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा लगभग पूरी तरह से अवशोषित हो जाता है। बताएं कि सुदूर खगोलीय पिंडों से हाइड्रोजन के लाइमन-अल्फा उत्सर्जन का निरीक्षण करने के लिए अंतरिक्ष दूरबीनों (ground-based के बजाय) की आवश्यकता क्यों है।
2. जैसे n_i → ∞, 1 /λ बिल्कुल R (श्रृंखला सीमा) के करीब पहुंचता है, जो एक इलेक्ट्रॉन के अनुरूप होता है जो एक विशिष्ट संक्रमण के बजाय परमाणु से पूरी तरह से (आयनीकरण) बच निकलता है। अपने सूत्र का उपयोग करके बताएं कि श्रृंखला सीमा जमीनी अवस्था से आयनीकरण ऊर्जा का प्रतिनिधित्व क्यों करती है।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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