Lyman-serien: ultraviolette hydrogenlinjer

1 · Prediker

Elektroner som faller helt ned til grunntilstanden (n = 1) sender ut Lyman-serien. Sammenlignet med Balmer-serien (fallende til n = 2), ville du forvente at Lyman-fotoner har mer eller mindre energi?

• Mindre energi enn Balmer-overganger.
• Mer energi (kortere bølgelengde) — å falle til grunntilstanden frigjør et større energihull enn å falle til n = 2.
• Samme energi som tilsvarende Balmer-overganger.

2 · Oppsett

1. Åpne Lyman-alfa-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Denne forhåndsinnstillingens standardovergang er n = 2 → n = 1 (Lyman-alfa).
2. Aktiver utsendt-bølgelengde-avlesningen.
3. Sett startenerginivået n_initial for hvert forsøk (fallende ned til n_final = 1) og registrer den utsendte bølgelengden.

3 · Samle inn data

Plott utsendt bølgelengde λ (y-akse) mot startnivå n_i (x-akse) for dine tre forsøk.

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) med n_f = 1. Sammenlign med tabellen. Bekreft at alle tre bølgelengdene ligger under 122 nm — dyp ultraviolett, usynlig for øyet.
2. Sammenlign Lyman-bølgelengdene dine med Balmer-alfa-eksperimentets synlige lys-bølgelengder. Forklar hvorfor fall til n = 1 (et mye større energihull enn fall til n = 2) alltid produserer fotoner med høyere energi og kortere bølgelengde.

5 · Utvid

1. Lyman-seriens ultraviolette lys absorberes nesten helt av Jordens atmosfære før det når bakken. Forklar hvorfor romteleskoper (i stedet for bakkebaserte) trengs for å observere hydrogenets Lyman-alfa-emisjon fra fjerne astronomiske objekter.
2. Når n_i → ∞, nærmer 1/λ seg R nøyaktig (seriegrensen), som tilsvarer et elektron som så vidt unnslipper atomet fullstendig (ionisering) i stedet for en spesifikk overgang. Med formelen din, forklar hvorfor seriegrensen representerer ioniseringsenergien fra grunntilstanden.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark