Balmerova serija: vidljive spektralne linije vodika

1 · Predviđanje

Elektron u atomu vodika pada s više razine energije na razinu n = 2, emitirajući foton (Balmerova serija — jedine linije vodika vidljive ljudskom oku). Ovisi li emitirana valna duljina o tome iz koje razine je elektron krenuo?

• Da — različite početne razine daju različite, diskretno razmaknute valne duljine (Balmerove linije Hα, Hβ, Hγ...).
• Ne — svaki prijelaz dolje na n = 2 emitira istu valnu duljinu.
• Valna duljina može biti bilo što u kontinuiranom rasponu, ne diskretne vrijednosti.

2 · Postava

1. Otvori postav balmer-alpha i pritisni Resetiraj. Zadani prijelaz ovog postava je n = 3 → n = 2 (Hα, crvena Balmerova linija).
2. Omogući očitanje emitirane valne duljine.
3. Postavi početnu razinu energije n_initial za svaki pokušaj (padajući na n_final = 2) i zabilježi emitiranu valnu duljinu.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj 1/λ (y-os) naspram 1/n_i² (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li crta pravac?

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) koristeći Rydbergovu konstantu R = 1.097×10⁷ m⁻¹ i n_f = 2. Usporedi s tablicom.
2. Objasni zašto valne duljine postaju kraće (viša energija) kako n_i raste, ali se razmak između uzastopnih linija (Hα, Hβ, Hγ) smanjuje — konvergiraju prema granici serije umjesto da se raspršuju u beskonačnost.

5 · Proširenje

1. Balmerova serija jedina je serija vodika koja pada u vidljivi spektar (otprilike 400–700 nm) — zato je to ona povijesno prva otkrivena, od Johanna Balmera 1885., prije nego što je postojala ikakva atomska teorija. Objasni zašto Lymanova serija (pad na n = 1) i Paschenova serija (pad na n = 3) ispadaju izvan vidljive svjetlosti.
2. Astronomi prepoznaju vodik u dalekim zvijezdama detekcijom ovih točnih Balmerovih valnih duljina u spektrima zvjezdane svjetlosti. Objasni zašto pronalaženje pomaknute (ne točne) Balmer-alfa valne duljine u spektru zvijezde kaže astronomima da se zvijezda giba u odnosu na Zemlju (Dopplerov učinak).

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis