Seri Lyman: Garis Hidrogen Ultraviolet
1 · Memprediksi
Elektron yang turun hingga ke keadaan dasar (n = 1) memancarkan deret Lyman. Dibandingkan dengan deret Balmer (turun ke n = 2), apakah Anda mengharapkan foton Lyman memiliki energi lebih banyak atau lebih sedikit?
- Lebih sedikit energi dibandingkan transisi Balmer.
- Lebih banyak energi (panjang gelombang lebih pendek) — turun ke keadaan dasar melepaskan kesenjangan energi yang lebih besar daripada turun ke n = 2.
- Energi yang sama dengan transisi Balmer yang setara.
2 · Pengaturan
- Buka preset lyman-alpha dan tekan Reset. Transisi default preset ini adalah n = 2 → n = 1 (Lyman-alpha).
- Aktifkan pembacaan panjang gelombang yang dipancarkan.
- Tetapkan tingkat energi awal n_initial untuk setiap percobaan (turun ke n_final = 1) dan catat panjang gelombang yang dipancarkan.
3 · Kumpulkan Data
| Tingkat awal n_i | Panjang gelombang yang dipancarkan λ (nm) |
|---|---|
| 2 | |
| 3 | |
| 4 |
Plot panjang gelombang yang dipancarkan λ (sumbu y) terhadap level awal n_i (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda.
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) menggunakan n_f = 1. Bandingkan dengan tabel. Pastikan ketiga panjang gelombang berada di bawah 122 nm — ultraviolet dalam, tidak terlihat oleh mata.
- Bandingkan panjang gelombang Lyman Anda dengan panjang gelombang cahaya tampak percobaan balmer-alpha. Jelaskan mengapa penurunan ke n = 1 (celah energi yang jauh lebih besar dibandingkan penurunan ke n = 2) selalu menghasilkan foton berenergi lebih tinggi dan panjang gelombang lebih pendek.
5 · Perluas
- Sinar ultraviolet deret Lyman hampir seluruhnya diserap oleh atmosfer bumi sebelum mencapai permukaan bumi. Jelaskan mengapa teleskop luar angkasa (bukan teleskop di darat) diperlukan untuk mengamati emisi hidrogen Lyman-alpha dari objek astronomi yang jauh.
- Karena n_i → ∞, 1/λ mendekati R tepat (batas seri), yang berarti elektron hampir tidak keluar dari atom seluruhnya (ionisasi) dan bukan transisi tertentu. Dengan menggunakan rumus Anda, jelaskan mengapa limit deret mewakili energi ionisasi dari keadaan dasar.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Deret Lyman (Transisi Keadaan Dasar)
Transisi yang berakhir pada n_f = 1 melepaskan kesenjangan energi terbesar dalam hidrogen, karena keadaan dasar berada jauh di bawah setiap tingkat tereksitasi — menghasilkan rangkaian spektral dengan panjang gelombang terpendek (energi tertinggi), seluruhnya dalam ultraviolet.