Siri Paschen: Garis Hidrogen Inframerah

1 · Ramal

Elektron yang turun ke n = 3 (siri Paschen) melepaskan jurang tenaga lebih kecil daripada siri Balmer atau Lyman. Adakah ini bermakna foton Paschen terletak dalam inframerah, di luar apa yang mata boleh lihat?

• Ya -- jurang tenaga lebih kecil bermakna panjang gelombang lebih panjang, menolak garis Paschen ke dalam inframerah.
• Tidak -- garis Paschen masih tampak.
• Garis Paschen sebenarnya bertenaga lebih tinggi, dalam julat sinar-X.

2 · Susun

1. Buka praset paschen-beta dan tekan Set semula. Peralihan lalai praset ini ialah n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
2. Aktifkan bacaan panjang-gelombang-terpancar.
3. Tetapkan aras tenaga permulaan n_initial bagi setiap percubaan (turun ke n_final = 3) dan rekod panjang gelombang terpancar.

3 · Kumpul Data

Plot panjang gelombang terpancar λ (paksi-y) melawan aras permulaan n_i (paksi-x) bagi tiga percubaan anda.

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) menggunakan n_f = 3. Bandingkan dengan jadual. Sahkan ketiga-tiga panjang gelombang berada di atas 1000 nm -- inframerah.
2. Bandingkan saiz panjang gelombang ini dengan eksperimen balmer-alpha dan lyman-alpha. Terangkan corak keseluruhan: siri berakhir pada n_f lebih tinggi (jurang tenaga lebih kecil ke aras rujukan asas) menghasilkan foton panjang-gelombang-lebih-panjang, tenaga-lebih-rendah.

5 · Lanjutkan

1. Aras tenaga hidrogen semakin rapat ketika n meningkat (E_n ∝ −1/n²), jadi peralihan antara aras tinggi melepaskan kurang tenaga daripada peralihan yang melibatkan aras rendah. Terangkan mengapa perhimpunan rapat aras pada n tinggi menerangkan mengapa siri Paschen (n_f = 3) merentangi julat PANJANG GELOMBANG lebih lebar daripada siri Balmer atau Lyman, walaupun julat tenaga mutlaknya paling kecil antara ketiga-tiganya (tenaga kecil berjarak rapat dipetakan kepada sebaran terbentang dalam 1/E = λ/hc).
2. Astronomi inframerah menggunakan tepat garis siri Paschen (dan Brackett, Pfund yang lebih panjang gelombang) ini untuk mengkaji hidrogen dalam kawasan angkasa berdebu tempat cahaya tampak disekat. Mengapa cahaya inframerah menembusi debu kosmik lebih baik daripada cahaya tampak?

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma