パッシェン系列：赤外水素線

1 · 予測

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？

• 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。

2 · 準備

1. 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。
2. 放出波長読み出しを有効にします。
3. 各試行で n_initial を設定し（n_final = 3へ落下）、波長を記録します。

3 · データ収集

3回の試行について放出波長 λ（縦軸）を初期準位 n_i（横軸）に対してプロットします。

4 · 分析

1. 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。
2. 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。

5 · 発展

1. 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。
2. 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。

この実験の物理

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