Balmera sērija: redzamās ūdeņraža spektra līnijas

1 · Prognozē

Elektrons ūdeņraža atomā krīt no augstāka enerģijas līmeņa uz līmeni n = 2, izstarodams fotonu (Balmera sērija — vienīgās ūdeņraža līnijas, kas redzamas cilvēka acij). Vai izstarotais viļņa garums atkarīgs no tā, no kura līmeņa elektrons sāka?

• Jā — dažādi sākuma līmeņi dod dažādus, diskreti izvietotus viļņa garumus (Balmera līnijas Hα, Hβ, Hγ...).
• Nē — katra pāreja uz leju uz n = 2 izstaro to pašu viļņa garumu.
• Viļņa garums var būt jebkas nepārtrauktā diapazonā, nevis diskretas vērtības.

2 · Iestati

1. Atver Balmera alfa eksperimentu un nospied Atiestatīt. Šī eksperimenta noklusējuma pāreja ir n = 3 → n = 2 (Hα, sarkanā Balmera līnija).
2. Ieslēdz izstarotā viļņa garuma rādījumu.
3. Iestati sākuma enerģijas līmeni n_initial katram mēģinājumam (krītot uz leju uz n_final = 2) un ieraksti izstaroto viļņa garumu.

3 · Vāc datus

Zīmē 1/λ (y ass) pret 1/n_i² (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Vai līnija ir taisna?

4 · Analizē

1. Vienam mēģinājumam izrēķini 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) ar Rīdberga konstanti R = 1.097×10⁷ m⁻¹ un n_f = 2. Salīdzini ar tabulu.
2. Izskaidro, kāpēc viļņa garumi kļūst īsāki (augstāka enerģija), n_i augot, bet atstarpe starp secīgām līnijām (Hα, Hβ, Hγ) sarūk — tās konverģē uz sērijas robežu, nevis izpletas uz nenoteiktu laiku.

5 · Paplašina

1. Balmera sērija ir vienīgā ūdeņraža sērija, kas iekrīt redzamajā spektrā (aptuveni 400–700 nm) — tāpēc tā ir tā, ko vēsturiski atklāja pirmo, Johans Balmer 1885. gadā, pirms pastāvēja pamata atomu teorija. Izskaidro, kāpēc Limana sērija (krītot uz n = 1) un Pasiena sērija (krītot uz n = 3) iekrīt ārpus redzamās gaismas.
2. Astronomi identificē ūdeņradi tālās zvaigznēs, atklājot šos precīzos Balmera viļņa garumus zvaigznes gaismas spektros. Izskaidro, kāpēc nobīdīta (ne precīza) Balmera-alfa viļņa garuma atrašana zvaigznes spektrā saka astronomiem, ka zvaigzne kustas attiecībā pret Zemi (Doplera efekts).

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas