Siri Balmer: Garis Spektrum Hidrogen Tampak

1 · Ramal

Satu elektron dalam atom hidrogen turun daripada aras tenaga lebih tinggi ke aras n = 2, memancarkan satu foton (siri Balmer -- satu-satunya garis hidrogen tampak pada mata manusia). Adakah panjang gelombang terpancar bergantung pada aras mana elektron bermula?

• Ya -- aras permulaan berbeza memberi panjang gelombang berbeza yang berjarak diskrit (garis Balmer Hα, Hβ, Hγ...).
• Tidak -- setiap peralihan turun ke n = 2 memancarkan panjang gelombang yang sama.
• Panjang gelombang boleh jadi apa-apa dalam julat berterusan, bukan nilai diskrit.

2 · Susun

1. Buka praset balmer-alpha dan tekan Set semula. Peralihan lalai praset ini ialah n = 3 → n = 2 (Hα, garis Balmer merah).
2. Aktifkan bacaan panjang-gelombang-terpancar.
3. Tetapkan aras tenaga permulaan n_initial bagi setiap percubaan (turun ke n_final = 2) dan rekod panjang gelombang terpancar.

3 · Kumpul Data

Plot 1/λ (paksi-y) melawan 1/n_i² (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah garisnya lurus?

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) menggunakan pemalar Rydberg R = 1.09678×10⁷ m⁻¹ dan n_f = 2. Bandingkan dengan jadual.
2. Terangkan mengapa panjang gelombang menjadi lebih pendek (tenaga lebih tinggi) ketika n_i meningkat, tetapi jarak antara garis berturutan (Hα, Hβ, Hγ) mengecil -- mereka menghampiri satu had siri dan bukannya merekah tak terhingga.

5 · Lanjutkan

1. Siri Balmer ialah satu-satunya siri hidrogen yang terletak dalam spektrum tampak (lebih kurang 400–700 nm) -- sebab itulah ia yang pertama ditemui secara sejarah, oleh Johann Balmer pada 1885, sebelum teori atom asasnya wujud. Terangkan mengapa siri Lyman (turun ke n = 1) dan siri Paschen (turun ke n = 3) terletak di luar cahaya tampak.
2. Ahli astronomi mengenal pasti hidrogen dalam bintang jauh dengan mengesan panjang gelombang Balmer tepat ini dalam spektrum cahaya bintang. Terangkan mengapa penemuan panjang gelombang Balmer-alpha yang teranjak (bukan tepat) dalam spektrum satu bintang memberitahu ahli astronomi bintang itu bergerak relatif kepada Bumi (kesan Doppler).

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma