Fisica moderna

Linea Paschen β

Serie infrarossa di Paschen: emissione a maggiore lunghezza d'onda.

Linea Paschen β — simulazione interattiva (Fisica moderna). Serie infrarossa di Paschen: emissione a maggiore lunghezza d'onda. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.

Serie di Paschen

Serie infrarossa di Paschen: emissione a maggiore lunghezza d'onda.

La serie di Paschen (transizioni a n = 3) cade nell'infrarosso, illustrando come il numero quantico principale fissi l'energia del fotone attraverso decadi di lunghezza d'onda. Le linee infrarosse compaiono nel gas idrogeno freddo e in certe transizioni laser.

• Transizione IR
• n → 3

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 a n = 3 (la serie di Paschen) rilasciano salti energetici minori delle serie di Balmer o Lyman. Significa che i fotoni di Paschen cadono nell'infrarosso, oltre ciò che l'occhio può vedere?

Previsioni da valutare

• Sì: salti energetici minori significano λ maggiori — linee Paschen nell'infrarosso.
• No: restano visibili.
• Sono più energetiche, nei raggi X.

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 paschen-beta e premi Reset. La transizione predefinita di questo preset è n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
2. Attiva la lettura della λ emessa.
3. Imposta il livello energetico iniziale n_initial per ogni prova (discesa a n_final = 3) e registra la lunghezza d'onda emessa.

Equazione che governa

Serie di Paschen (transizioni infrarosse) — λ = hc/ΔE

Le transizioni che finiscono a n_f = 3 coinvolgono salti energetici minori delle serie di Balmer (n_f = 2) o Lyman (n_f = 1), poiché i livelli ad alto n sono più ravvicinati — producendo fotoni a lunghezza d'onda maggiore, infrarossi.

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 = 3. Confronta con la tabella. Verifica che tutte e tre le lunghezze d'onda cadano sopra i 1000 nm — infrarosso.
• Confronta queste λ con balmer-alpha e lyman-alpha. Spiega lo schema: serie che finiscono a n_f maggiore (salto minore) producono fotoni a λ maggiore ed energia minore.

Dove si ritrova fuori dal laboratorio

• I livelli energetici dell'idrogeno si avvicinano man mano che n cresce (E_n ∝ −1/n²), quindi le transizioni tra livelli alti rilasciano meno energia delle transizioni che coinvolgono livelli bassi. Spiega perché questo affollamento di livelli ad alto n spiega perché la serie di Paschen (n_f = 3) copre un intervallo di energie più ampio di quanto si potrebbe prima pensare.
• L'astronomia infrarossa usa proprio queste righe Paschen (e Brackett, Pfund ancora più lunghe) per studiare l'idrogeno in regioni polverose dove la luce visibile è bloccata. Perché l'infrarosso penetra meglio la polvere cosmica?

• 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 Paschen beta
2. Seleziona l'atomo
3. Premi Play
4. Transizione infrarossa
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