現代物理
パッシェン β 線
赤外パッシェン系列—より長い波長の発光。
パッシェン β 線 — インタラクティブな現代物理シミュレーション。赤外パッシェン系列—より長い波長の発光。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
パッシェン系列
赤外パッシェン系列 — より長い波長の放出です。
パッシェン系列（n = 3への遷移）は赤外領域にあり、主量子数が波長の桁数にわたって光子エネルギーをどう定めるかを示します。赤外線は冷たい水素ガスや特定のレーザー遷移で現れます。
- IR遷移
- n → 3
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
n = 3へ落ちるパッシェン系列はバルマーやライマンより小さなエネルギー差を放出します。これはパッシェン光子が目に見えない赤外になることを意味しますか？
検討する予測
- はい。小さいエネルギー差は長波長となり、パッシェン線を赤外へ押し出します。
- いいえ。パッシェン線はまだ可視です。
- パッシェン線は実際には高エネルギーのX線です。
可変的な役割
設定するもの：
- 初期準位 n_i
測定するもの：
- 放出波長 λ (nm)
実験の進め方
- paschen-beta プリセットを開いて Reset を押します。既定遷移は n = 5 → n = 3 です。
- 放出波長読み出しを有効にします。
- 各試行で n_initial を設定し（n_final = 3へ落下）、波長を記録します。
支配方程式
パッシェン系列（赤外遷移） — λ = hc/ΔE
n_f = 3で終わる遷移はバルマー（n_f = 2）やライマン（n_f = 1）より小さいエネルギー差で、長波長の赤外光子を生みます。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- n_f = 3 として 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) を計算し、全波長が1000 nm超の赤外であることを確認します。
- バルマーα・ライマンαと波長を比較し、高い n_f で終わる系列は小さなエネルギー差のため長波長・低エネルギー光子になる全体傾向を説明します。
実験以外での活用
- 水素の準位は n が増すほど接近し（E_n ∝ −1/n²）、高準位間の遷移は低準位を含む遷移より小エネルギーです。この準位の密集が n_f = 3 のパッシェン系列のエネルギー範囲を広げる理由を説明します。
- 赤外天文学はパッシェン（さらに長波長のブラケット、プンド）線を使い、可視光が遮られる塵の多い宇宙領域の水素を調べます。赤外光が可視光より宇宙塵を透過しやすい理由を説明します。
- 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
- パッシェン系列へようこそ
- 原子を選択
- 再生
- 赤外遷移
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。