Paschen 시리즈: 적외선 수소 라인

1 · 예측

n = 3(Paschen 계열)으로 떨어지는 전자는 Balmer 또는 Lyman 계열보다 더 작은 에너지 간격을 방출합니다. 이것은 Paschen 광자가 눈으로 볼 수 있는 것 이상으로 적외선에 떨어진다는 것을 의미합니까?

• 그렇습니다. 에너지 격차가 작을수록 파장이 길어지고 Paschen 선이 적외선으로 이동하게 됩니다.
• 아니요 - Paschen 선이 계속 표시됩니다.
• Paschen 선은 실제로 X선 범위에서 더 높은 에너지를 가집니다.

2 · 설정

1. paschen-beta 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 이 사전 설정의 기본 전환은 n = 5 → n = 3(Paschen-beta)입니다.
2. 방출 파장 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대해 시작 에너지 수준 n_initial을 설정하고(n_final = 3으로 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 = 3을 사용하여 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²)을 계산합니다. 표와 비교하세요. 세 가지 파장이 모두 1000nm(적외선) 이상인지 확인하세요.
2. 이 파장의 크기를 balmer-alpha 및 lyman-alpha 실험과 비교하세요. 더 높은 n_f로 끝나는 계열(바닥 기준 준위까지의 에너지 간격이 더 작음)이 더 긴 파장, 더 낮은 에너지의 광자를 만든다는 전반적인 패턴을 설명하세요.

5 · 확장

1. n이 증가함에 따라(E_n ∝ −1/n²) 수소의 에너지 준위는 서로 가까워지므로 높은 준위 사이의 전이는 낮은 준위와 관련된 전이보다 적은 에너지를 방출합니다. 왜 높은 n에서 수준이 밀집되는지 설명하면 Paschen 급수(n_f = 3)가 처음 예상했던 것보다 더 넓은 범위의 에너지에 걸쳐 있는 이유를 설명할 수 있습니다.
2. 적외선 천문학은 우주먼지에 가로막혀 가시광선으로는 관측할 수 없는 영역의 수소를 연구하기 위해, 바로 이 파셴(그리고 파장이 훨씬 더 긴 브래킷, 푼트) 계열의 선을 이용합니다. 적외선이 가시광선보다 우주먼지를 더 잘 투과할 수 있는 이유는 무엇일까요?

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