Balmerio serija: matomos vandenilio spektrinės linijos

1 · Spėk

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?

• 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.

2 · Paruošk

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.

3 · Rink duomenis

Braišyk 1/λ (y ašis) prieš 1/n_i² (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija tiesi?

4 · Analizuok

1. 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.
2. 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.

5 · Išplėsk

1. 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.
2. 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).

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai