라이먼 시리즈: 자외선 수소 라인

1 · 예측

바닥 상태(n = 1)까지 떨어지는 전자는 라이만 계열을 방출합니다. 발머 계열(n = 2로 떨어짐)과 비교할 때 라이먼 광자가 더 많거나 더 적은 에너지를 가질 것이라고 예상하십니까?

• 발머 전환보다 에너지가 적습니다.
• 더 많은 에너지(더 짧은 파장) — 바닥 상태로 떨어지면 n = 2로 떨어지는 것보다 더 큰 에너지 간격이 해제됩니다.
• 동등한 발머 전이와 동일한 에너지.

2 · 설정

1. lyman-alpha 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 이 사전 설정의 기본 전환은 n = 2 → n = 1(Lyman-alpha)입니다.
2. 방출 파장 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대해 시작 에너지 수준 n_initial을 설정하고(n_final = 1로 떨어짐) 방출된 파장을 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 방출 파장 λ(y축)를 시작 준위 n_i(x축)에 대해 그래프로 그리세요.

4 · 분석

1. 한 번의 시행에 대해 n_f = 1을 사용하여 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²)을 계산합니다. 표와 비교하세요. 세 가지 파장이 모두 122nm(눈에 보이지 않는 심자외선) 아래로 떨어지는지 확인하세요.
2. 여러분의 라이먼 파장을 balmer-alpha 실험의 가시광선 파장과 비교하세요. n = 1로 떨어지는 것(n = 2로 떨어지는 것보다 훨씬 큰 에너지 간격)이 항상 더 높은 에너지, 더 짧은 파장의 광자를 만드는 이유를 설명하세요.

5 · 확장

1. 라이먼 계열 자외선은 지표면에 도달하기 전에 지구 대기에 거의 완전히 흡수됩니다. 멀리 있는 천체로부터 수소의 라이먼-알파 방출을 관측하려면 지상 망원경이 아니라 우주 망원경이 필요한 이유를 설명하세요.
2. n_i → , 1/λ는 R에 정확히 접근합니다(계열 한계). 이는 특정 전이가 아니라 원자를 간신히 탈출하는 전자(이온화)에 해당합니다. 공식을 사용하여 급수 극한이 바닥 상태의 이온화 에너지를 나타내는 이유를 설명하십시오.

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