Moderne natuurkunde
Lyman-α-lijn
Ultraviolette Lyman-serie — overgang naar de grondtoestand.
Lyman-α-lijn — interactieve Moderne natuurkunde-simulatie. Ultraviolette Lyman-serie — overgang naar de grondtoestand. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
Lymanreeks
Ultraviolette Lyman-serie — overgang naar de grondtoestand.
Overgangen naar n = 1 geven ultraviolette Lyman-lijnen bij kortere golflengte dan Balmer. Lyman-α bij 121.6 nm is prominent in astrofysische waterstofwolken en was sleutel tot het onderzoeken van het intergalactische medium.
- UV-overgang
- n → 1
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Elektronen die helemaal dalen naar de grondtoestand (n = 1) zenden de Lyman-serie uit. Vergeleken met de Balmer-serie (dalend naar n = 2): verwacht je dat Lyman-fotonen meer of minder energie hebben?
Voorspellingen om te wegen
- Minder energie dan Balmer-overgangen.
- Meer energie (kortere golflengte) — dalen naar de grondtoestand geeft een groter energieverschil vrij dan dalen naar n = 2.
- Dezelfde energie als equivalente Balmer-overgangen.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Beginniveau n_i
Wat je meet:
- Emissiegolflengte λ (nm)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling lyman-alpha en druk op Herstel. De standaardovergang van deze voorinstelling is n = 2 → n = 1 (Lyman-alfa).
- Zet de aflezing van de uitgezonden golflengte aan.
- Stel voor elke meting het beginenergieniveau n_initial in (dalen naar n_final = 1) en noteer de uitgezonden golflengte.
Leidende vergelijking
Lyman-serie (overgangen naar de grondtoestand) — λ = hc/ΔE
Overgangen die eindigen bij n_f = 1 geven in waterstof de grootst mogelijke energieverschillen vrij, want de grondtoestand ligt ver onder elk aangeslagen niveau — wat de kortgolvigste (energierijkste) spectraalserie geeft, volledig in het ultraviolet.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) uit met n_f = 1. Vergelijk met de tabel. Controleer dat alle drie de golflengten onder 122 nm vallen — diep ultraviolet, onzichtbaar voor het oog.
- Vergelijk je Lyman-golflengten met de golflengten van zichtbaar licht in het experiment balmer-alpha. Leg uit waarom dalen naar n = 1 (een veel groter energieverschil dan dalen naar n = 2) altijd fotonen met hogere energie en kortere golflengte geeft.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Ultraviolet licht van de Lyman-serie wordt vóór het bereiken van de grond vrijwel volledig door de dampkring van de aarde geabsorbeerd. Leg uit waarom ruimtetelescopen (in plaats van telescopen op de grond) nodig zijn om de Lyman-alfa-emissie van waterstof uit verre astronomische objecten waar te nemen.
- Als n_i → ∞, nadert 1/λ exact R (de serielimiet), wat overeenkomt met een elektron dat maar net aan het atoom ontsnapt (ionisatie) in plaats van een specifieke overgang. Leg met je formule uit waarom de serielimiet de ionisatie-energie vanaf de grondtoestand voorstelt.
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.1 Structure of the atom
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Welkom bij Lyman-alfa
- Selecteer het atoom
- Druk op Start
- Ultraviolette overgang
- Open het eigenschappenpaneel
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.
Het atoommodel van Bohr & waterstofspectra