पासचेन श्रृंखला: इन्फ्रारेड हाइड्रोजन लाइन्स

1 · भविष्यवाणी

n = 3 (पास्चेन श्रृंखला) पर गिरने वाले इलेक्ट्रॉन बामर या लिमन श्रृंखला की तुलना में छोटे ऊर्जा अंतराल छोड़ते हैं। क्या इसका मतलब यह है कि पास्चेन फोटॉन आंख की पहुंच से परे, इन्फ्रारेड में गिर जाते हैं?

• हाँ - छोटे ऊर्जा अंतराल का मतलब लंबी तरंग दैर्ध्य है, जो पासचेन लाइनों को अवरक्त में धकेलता है।
• नहीं - पास्चेन रेखाएँ अभी भी दृश्यमान हैं।
• एक्स-रे रेंज में पासचेन रेखाएं वास्तव में उच्च ऊर्जा वाली होती हैं।

2 · सेट अप

1. paschen-beta प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। इस प्रीसेट का डिफ़ॉल्ट संक्रमण n = 5 → n = 3 (Paschen-बीटा) है।
2. emitted-wavelength रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए शुरुआती ऊर्जा स्तर n_initial सेट करें (n_final = 3 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 = 3 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 1000 एनएम - इन्फ्रारेड से ऊपर हैं।
2. इन तरंग दैर्ध्य के आकार की तुलना balmer-alpha और lyman-alpha प्रयोगों से करें। समग्र पैटर्न की व्याख्या करें: उच्च n_f (जमीनी संदर्भ स्तर पर एक छोटा ऊर्जा अंतर) पर समाप्त होने वाली श्रृंखला longer-wavelength, lower-energy फोटॉन का उत्पादन करती है।

5 · विस्तार

1. जैसे-जैसे n बढ़ता है (E_n ∝ −1/n²), हाइड्रोजन का ऊर्जा स्तर एक-दूसरे के करीब आता जाता है, इसलिए उच्च स्तरों के बीच संक्रमण निम्न स्तरों वाले संक्रमणों की तुलना में कम ऊर्जा जारी करता है। स्पष्ट करें कि उच्च n पर स्तरों की यह भीड़ क्यों बताती है कि क्यों Paschen श्रृंखला (n_f = 3) आपकी अपेक्षा से अधिक ऊर्जा की एक विस्तृत श्रृंखला का विस्तार करती है।
2. इन्फ्रारेड खगोल विज्ञान अंतरिक्ष के धूल भरे क्षेत्रों में हाइड्रोजन का अध्ययन करने के लिए इन पासचेन (और यहाँ तक ​​कि longer-wavelength ब्रैकेट, पफंड) श्रृंखला लाइनों का उपयोग करता है जहाँ दृश्य प्रकाश अवरुद्ध होता है। दृश्यमान प्रकाश की तुलना में अवरक्त प्रकाश ब्रह्मांडीय धूल में बेहतर तरीके से क्यों प्रवेश कर सकता है?

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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