Modernioji fizika

Lymano α linija

Ultravioletinė Lymano serija — šuolis į pagrindinę būseną.

Lymano α linija — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Ultravioletinė Lymano serija — šuolis į pagrindinę būseną. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Lymano serija

Ultravioletinė Lymano serija — šuolis į pagrindinę būseną.

Šuoliai į n = 1 sukuria ultravioletines Lymano serijos linijas trumpesniu bangos ilgiu nei Balmerio. Lyman-α ties 121.6 nm yra ryški astrofiziniuose vandenilio debesyse ir buvo raktas tarpgalaktinei terpei tirti.

• UV šuolis
• n → 1

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

Elektronams krintant visą kelią iki pagrindinės būsenos (n = 1), spinduliuojama Lymano serija. Lyginant su Balmerio serija (krentant į n = 2), ar tikėtumeisi, kad Lymano fotonai turi daugiau ar mažiau energijos?

Svarstytini spėjimai

• Mažiau energijos nei Balmerio šuoliai.
• Daugiau energijos (trumpesnis bangos ilgis) — kritimas į pagrindinę būseną atlaisvina didesnį energijos tarpą nei kritimas į n = 2.
• Ta pati energija kaip atitinkamų Balmerio šuolių.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Pradinis lygmuo n_i

Ką tu matauji:

• Spinduliuojamas bangos ilgis λ (nm)

Kaip vyksta tyrimas

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

Valdančioji lygtis

Lymano serija (šuoliai į pagrindinę būseną) — λ = hc/ΔE

Šuoliai, baigiantys n_f = 1, atlaisvina didžiausius įmanomus energijos tarpus vandenilyje, nes pagrindinė būsena sėdi gerokai žemiau kiekvieno sužadinto lygio — gamindami trumpiausio bangos ilgio (didžiausios energijos) spektrinę seriją, visą ultravioletinėje.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) naudodamas n_f = 1. Palygink su lentele. Patvirtink, kad visi trys bangos ilgiai krenta žemiau 122 nm — gilioji ultravioletinė, nematoma akiai.
• Palygink savo Lymano bangos ilgius su „Balmerio serija“ eksperimento matomos šviesos bangų ilgiais. Paaiškink, kodėl kritimas į n = 1 (gerokai didesnis energijos tarpas nei kritimas į n = 2) visada gamina didesnės energijos, trumpesnio bangos ilgio fotonus.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Lymano serijos ultravioletinę šviesą Žemės atmosfera beveik visą sugeria dar nepasiekusi žemės. Paaiškink, kodėl kosminiai teleskopai (o ne antžeminiai) reikalingi stebint vandenilio Lymano-alfos emisiją iš tolimų astronominių objektų.
• n_i → ∞, 1/λ artėja tiksliai R (serijos ribą), atitinkančią elektroną, vos vos pabėgantį iš atomo (jonizaciją), o ne konkretų šuolį. Naudodamas savo formulę paaiškink, kodėl serijos riba atspinka jonizacijos energiją iš pagrindinės būsenos.

• 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 Lymano alfos
2. Pasirink atomą
3. Spausk Leisti
4. Ultravioletinis šuolis
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