A Lyman-sorozat: a hidrogén ultraibolya vonalai

1 · Jóslás

Az alapállapotig (n = 1) leeső elektronok a Lyman-sorozatot bocsátják ki. A Balmer-sorozathoz (n = 2-re esés) képest több vagy kevesebb energiájú Lyman-fotonokat várnál?

• Kevesebb energia, mint a Balmer-átmenetek.
• Több energia (rövidebb hullámhossz) — az alapállapotra esés nagyobb energiakülönbséget szabadít fel, mint az n = 2-re esés.
• Ugyanannyi energia, mint az egyenértékű Balmer-átmenetek.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a lyman-alpha előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. Az előbeállítás alapértelmezett átmenete n = 2 → n = 1 (Lyman-alfa).
2. Engedélyezd a kibocsátott hullámhossz kijelzőt.
3. Állítsd be a kiinduló energiaszintet n_initial minden mérésnél (az n_final = 1-re esve), és rögzítsd a kibocsátott hullámhosszat.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a kibocsátott λ hullámhosszat (y-tengely) az n_i kiindulási szinttel (x-tengely) szemben a három mérésedhez.

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki az 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) n_f = 1 használatával. Hasonlítsd a táblázathoz. Erősítsd meg, hogy mindhárom hullámhossz 122 nm alatt van — mély ultraibolya, a szemnek láthatatlan.
2. Hasonlítsd össze a Lyman-hullámhosszaidat a balmer-alpha kísérlet látható fényű hullámhosszaival. Magyarázd meg, miért ad mindig nagyobb energiájú, rövidebb hullámhosszú fotonokat az n = 1-re esés (sokkal nagyobb energiakülönbség, mint az n = 2-re esés).

5 · Kiterjesztés

1. A Lyman-sorozat ultraibolya fényét a Föld légköre szinte teljesen elnyeli, mielőtt a földig érne. Magyarázd meg, miért világűrteleszkópok (talajon állók helyett) kellenek a hidrogén Lyman-alfa kibocsátásának észlelésére távoli csillagászati objektumokból.
2. Ahogy n_i → ∞, az 1/λ pontosan R-hez közelít (a sorozathatár), ami annak felel meg, hogy az elektron alig-alig szökik meg az atomból (ionizáció), nem egy konkrét átmenetnek. A képleteddel magyarázd meg, miért a sorozathatár az alapállapotból mért ionizációs energiát jelenti.

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap