Modernioji fizika

Pašeno β linija

Infraraudonoji Pašeno serija — ilgesnės bangos emisija.

Pašeno β linija — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Infraraudonoji Pašeno serija — ilgesnės bangos emisija. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Pašeno serija

Infraraudonoji Pašeno serija — ilgesnės bangos emisija.

Pašeno serija (šuoliai į n = 3) krenta infraraudonojoje zonoje, iliustruodama, kaip pagrindinis kvantinis skaičius nustato fotono energiją per dešimtis bangos ilgių dešadų. Infraraudonosios linijos pasirodo vėsiose vandenilio dujose ir kai kuriuose lazerių šuoliuose.

• IR šuolis
• n → 3

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 į n = 3 (Pašeno serija) atlaisvinami mažesni energijos tarpai nei Balmerio ar Lymano serijose. Ar tai reiškia, kad Pašeno fotonai krenta infraraudonojoje, už to, ką akis gali matyti?

Svarstytini spėjimai

• Taip — mažesni energijos tarpai reiškia ilgesnius bangos ilgius, stumiančius Pašeno linijas į infraraudonąją.
• Ne — Pašeno linijos vis dar matomos.
• Pašeno linijos iš tikrųjų didesnės energijos, rentgeno diapazone.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Pradinis lygmuo n_i

Ką tu matauji:

• Spinduliuojamas bangos ilgis λ (nm)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Pašeno serija“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Šio eksperimento numatytasis šuolis yra n = 5 → n = 3 (Pašeno-beta).
2. Įjunk spinduliuojamo bangos ilgio rodmuo.
3. Nustatyk pradinį energijos lygį n_initial kiekvienam bandymui (krentant žemyn iki n_final = 3) ir užsirašyk spinduliuojamą bangos ilgį.

Valdančioji lygtis

Pašeno serija (infraraudonieji šuoliai) — λ = hc/ΔE

Šuoliai, baigiantys n_f = 3, apima mažesnius energijos tarpus nei Balmerio (n_f = 2) ar Lymano (n_f = 1) serijos, nes aukštesni-n lygiai išdėstyti tankiau — gamindami ilgesnio bangos ilgio, infraraudonuosius fotonus.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) naudodamas n_f = 3. Palygink su lentele. Patvirtink, kad visi trys bangos ilgiai yra didesni nei 1000 nm — infraraudonojoje srityje.
• Palygink šių bangų ilgių dydį su „Balmerio serija“ ir „Lymano serija“ eksperimentais. Paaiškink bendrąjį raštą: serijos, baigiančios aukštesniu n_f (mažesnis energijos tarpas iki pagrindinio atskaitos lygio), gamina ilgesnio bangos ilgio, mažesnės energijos fotonus.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Vandenilio energijos lygiai artėja vienas prie kito n augant (E_n ∝ −1/n²), tad šuoliai tarp aukštų lygių atlaisvina mažiau energijos nei šuoliai su žemais lygiais. Paaiškink, kodėl šis lygių susigrūdimas aukštame n paaiškina, kodėl Pašeno serija (n_f = 3) apima platesnį energijų rėžą, nei galėjai iš pradžių tikėtis.
• Infraraudonoji astronomija naudoja būtent šias Pašeno (ir dar ilgesnio bangos ilgio Bracketto, Pfundo) serijų linijas vandeniliui tirti dulkingose kosmoso vietose, kur matoma šviesa užblokuota. Kodėl infraraudonoji šviesa gali geriau prasiskverbti pro kosmines dulkas nei matoma šviesa?

• 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 Pašeno beta
2. Pasirink atomą
3. Spausk Leisti
4. Infraraudonasis 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