Modernioji fizika

Balmerio α (Hα) linija

Nustatyk n_i→n_f — emisijos linijos spalva atitinka λ iš Rydobergo formulės.

Balmerio α (Hα) linija — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Nustatyk n_i→n_f — emisijos linijos spalva atitinka λ iš Rydobergo formulės. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Balmerio serija

Nustatyk n_i→n_f — emisijos linijos spalva atitinka λ iš Rydobergo formulės.

Vandenilio šuoliai į n = 2 spinduliuoja matomas Balmerio linijas su bangos ilgiais iš Rydobergo formulės 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα ties 656 nm yra ryškiausioji raudona linija — astronomijoje naudojama vandeniliui atpažinti ir raudonajam poslinkiui matuoti.

• 1/λ = R(1/2²−1/n²)
• Hα raudona linija

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Elektronas vandenilio atome krenta iš aukštesnio energijos lygio į n = 2 lygį, spinduliuodamas fotoną (Balmerio serija — vienintelės žmogaus akiai matomos vandenilio linijos). Ar spinduliuojamas bangos ilgis priklauso nuo to, iš kurio lygio elektronas pradėjo?

Svarstytini spėjimai

• Taip — skirtingi pradiniai lygiai duoda skirtingus, diskrečiai išdėstytus bangos ilgius (Balmerio linijos Hα, Hβ, Hγ...).
• Ne — kiekvienas šuolis žemyn į n = 2 spinduliuoja tą patį bangos ilgį.
• Bangos ilgis gali būti bet kas iš nuolatinio diapazono, ne diskrečios reikšmės.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Pradinis lygmuo n_i

Ką tu matauji:

• Spinduliuojamas bangos ilgis λ (nm)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Balmerio serija“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Šio eksperimento numatytasis šuolis yra n = 3 → n = 2 (Hα, raudonoji Balmerio linija).
2. Įjunk spinduliuojamo bangos ilgio rodmuo.
3. Nustatyk pradinį energijos lygį n_initial kiekvienam bandymui (krentant žemyn iki n_final = 2) ir užsirašyk spinduliuojamą bangos ilgį.

Valdančioji lygtis

Rydobergo formulė (Boro modelis) — λ = hc/ΔE

Šviesos, spinduliuojamos vandenilio elektronui krentant iš n_i lygio į n_f, bangos ilgis seka 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²), kur R yra Rydobergo konstanta — tiesioginė Boro modelio kvantuotų energijos lygių pasekmė.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) naudodamas Rydobergo konstantą R = 1.097×10⁷ m⁻¹ ir n_f = 2. Palygink su lentele.
• Paaiškink, kodėl bangos ilgiai trumpėja (didesnė energija) n_i augant, bet tarpas tarp eilinių linijų (Hα, Hβ, Hγ) traukiasi — jos konverguoja link serijos ribos, o ne skleidžiasi be galo.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Balmerio serija yra vienintelė vandenilio serija, krentanti matomame spektre (maždaug 400–700 nm) — todėl ji istoriškai atrasta pirmiausia, Johann'o Balmerio 1885 m., dar iki egzistuojant atominei teorijai. Paaiškink, kodėl Lymano serija (krentant į n = 1) ir Pašeno serija (krentant į n = 3) krinta už matomos šviesos.
• Astronomai atpažįsta vandenį tolimose žvaigždėse aptikdami šiuos tiksliai Balmerio bangos ilgius žvaigždžių šviesos spektruose. Paaiškink, kodėl paslinkto (ne tikslaus) Balmerio-alfos bangos ilgio radimas žvaigždės spektre astronomams sako, kad žvaigždė juda Žemės atžvilgiu (Doplerio efektas).

• 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. Sveiki atvykę prie Balmerio alfos
2. Pasirink atomą
3. Spausk Leisti
4. Matoma vandenilio linija
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Boro modelis ir vandenilio spektrai