Fisica moderna

Linea Balmer α (Hα)

Imposta n_i→n_f: il colore della riga di emissione corrisponde alla λ dalla formula di Rydberg.

Linea Balmer α (Hα) — simulazione interattiva (Fisica moderna). Imposta n_i→n_f: il colore della riga di emissione corrisponde alla λ dalla formula di Rydberg. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.

Serie di Balmer

Imposta n_i→n_f: il colore della riga di emissione corrisponde alla λ della formula di Rydberg.

Le transizioni dell'idrogeno a n = 2 emettono le linee di Balmer visibili con lunghezze d'onda dalla formula di Rydberg 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα a 656 nm è la riga rossa più brillante — usata in astronomia per identificare l'idrogeno e misurare il redshift.

• 1/λ = R(1/2²−1/n²)
• Riga rossa Hα

Sintesi dell'indagine

Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio

La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.

Domanda guida

Un elettrone nell'idrogeno scende da un livello energetico più alto al livello n = 2, emettendo un fotone (la serie di Balmer — le uniche righe dell'idrogeno visibili a occhio nudo). La lunghezza d'onda emessa dipende dal livello di partenza dell'elettrone?

Previsioni da valutare

• Sì: livelli di partenza diversi danno λ diverse e discrete (le righe Hα, Hβ, Hγ…).
• No — ogni transizione verso n = 2 emette la stessa lunghezza d'onda.
• La λ può essere qualsiasi valore in un intervallo continuo.

Ruoli delle variabili

Cosa imposti tu:

• Livello di partenza n_i

Cosa misuri:

• λ emessa (nm)

Come si svolge l'indagine

1. Apri il preset balmer-alpha e premi Reset. La transizione predefinita di questo preset è n = 3 → n = 2 (Hα, la riga rossa di Balmer).
2. Attiva la lettura della λ emessa.
3. Imposta il livello energetico iniziale n_initial per ogni prova (discesa a n_final = 2) e registra la lunghezza d'onda emessa.

Equazione che governa

Formula di Rydberg (modello di Bohr) — λ = hc/ΔE

La lunghezza d'onda della luce emessa quando un elettrone dell'idrogeno scende dal livello n_i al livello n_f segue 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²), dove R è la costante di Rydberg — conseguenza diretta dei livelli energetici quantizzati del modello di Bohr.

Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti

• Per una prova, calcola 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) usando la costante di Rydberg R = 1.097×10⁷ m⁻¹ e n_f = 2. Confronta con la tabella.
• Spiega perché le λ si accorciano (più energia) al crescere di n_i, ma la spaziatura tra righe successive (Hα, Hβ, Hγ) si restringe: convergono verso un limite di serie invece di allargarsi.

Dove si ritrova fuori dal laboratorio

• La serie di Balmer è l'unica serie dell'idrogeno che cade nello spettro visibile (circa 400–700 nm) — per questo è stata scoperta storicamente per prima, da Johann Balmer nel 1885, prima ancora che esistesse la teoria atomica. Spiega perché la serie di Lyman (discese a n = 1) e quella di Paschen (discese a n = 3) cadono fuori dal visibile.
• Gli astronomi identificano l'idrogeno nelle stelle lontane proprio da queste λ di Balmer. Spiega perché trovare una Balmer-alfa spostata (non esatta) nello spettro dice che la stella si muove rispetto alla Terra (Doppler).

• AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
• IB Physics — E.1 Structure of the atom
• General High School Physics — Modern physics intro
• NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light

1. Benvenuto a Balmer alfa
2. Seleziona l'atomo
3. Premi Play
4. Riga visibile dell'idrogeno
5. Apri il pannello Proprietà
6. Ce l'hai fatta!

Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.

Apri laboratorio interattivo →

Scarica foglio di laboratorio →

Il modello di Bohr e gli spettri dell'idrogeno