Fisica moderna

Linea Lyman α

Serie ultravioletta di Lyman: transizione allo stato fondamentale.

Linea Lyman α — simulazione interattiva (Fisica moderna). Serie ultravioletta di Lyman: transizione allo stato fondamentale. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.

Serie di Lyman

Serie ultravioletta di Lyman: transizione allo stato fondamentale.

Le transizioni a n = 1 producono le linee ultraviolette della serie di Lyman a lunghezza d'onda più corta di Balmer. Lyman-α a 121.6 nm è prominente nelle nubi di idrogeno astrofisiche ed è stata chiave per sondare il mezzo intergalattico.

• Transizione UV
• n → 1

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

Gli elettroni che scendono fino allo stato fondamentale (n = 1) emettono la serie di Lyman. Rispetto alla serie di Balmer (discese a n = 2), ti aspetteresti che i fotoni di Lyman abbiano più o meno energia?

Previsioni da valutare

• Meno energia delle transizioni Balmer.
• Più energia (lunghezza d'onda più corta) — scendere allo stato fondamentale rilascia un salto energetico maggiore che scendere a n = 2.
• La stessa energia delle Balmer equivalenti.

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

Equazione che governa

Serie di Lyman (transizioni allo stato fondamentale) — λ = hc/ΔE

Le transizioni che finiscono a n_f = 1 rilasciano i maggiori salti energetici possibili nell'idrogeno, poiché lo stato fondamentale giace molto al di sotto di ogni livello eccitato — producendo la serie spettrale a lunghezza d'onda più corta (più energetica), interamente nell'ultravioletto.

Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti

• Per una prova, calcola 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) usando n_f = 1. Confronta con la tabella. Verifica che tutte e tre le lunghezze d'onda cadano sotto i 122 nm — ultravioletto profondo, invisibile all'occhio.
• Confronta le tue lunghezze d'onda di Lyman con le lunghezze d'onda visibili dell'esperimento balmer-alpha. Spiega perché scendere a n = 1 (un salto energetico molto maggiore che scendere a n = 2) produce sempre fotoni più energetici e a lunghezza d'onda più corta.

Dove si ritrova fuori dal laboratorio

• L'ultravioletto di Lyman è quasi interamente assorbito dall'atmosfera prima di arrivare a terra. Spiega perché servono telescopi spaziali per osservare il Lyman-alfa da oggetti lontani.
• Per n_i → ∞, 1/λ tende esattamente a R (limite di serie), corrispondente a un elettrone che appena sfugge all'atomo (ionizzazione). Con la formula, spiega perché il limite rappresenta l'energia di ionizzazione dallo stato fondamentale.

• 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 Lyman alfa
2. Seleziona l'atomo
3. Premi Play
4. Transizione ultravioletta
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.

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Il modello di Bohr e gli spettri dell'idrogeno