Moderne natuurkunde
Paschen-β-lijn
Infrarode Paschen-serie — emissie met langere golflengte.
Paschen-β-lijn — interactieve Moderne natuurkunde-simulatie. Infrarode Paschen-serie — emissie met langere golflengte. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
Paschenreeks
Infrarode Paschen-serie — emissie bij langere golflengte.
De Paschen-serie (overgangen naar n = 3) valt in het infrarood en laat zien hoe het hoofdkwantumgetal de fotonenergie bepaalt over meerdere ordes van grootte aan golflengte. Infrarode lijnen komen voor in koel waterstofgas en bij bepaalde laserovergangen.
- IR-overgang
- n → 3
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 naar n = 3 dalen (de Paschen-serie) geven kleinere energieverschillen vrij dan de Balmer- of Lyman-serie. Betekent dit dat Paschen-fotonen in het infrarood vallen, buiten wat het oog kan zien?
Voorspellingen om te wegen
- Ja — kleinere energieverschillen betekenen langere golflengten, wat de Paschen-lijnen het infrarood in duwt.
- Nee — de Paschen-lijnen zijn nog steeds zichtbaar.
- De Paschen-lijnen zijn juist energierijker, in het röntgenbereik.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Beginniveau n_i
Wat je meet:
- Emissiegolflengte λ (nm)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling paschen-beta en druk op Herstel. De standaardovergang van deze voorinstelling is n = 5 → n = 3 (Paschen-bèta).
- Zet de aflezing van de uitgezonden golflengte aan.
- Stel voor elke meting het beginenergieniveau n_initial in (dalen naar n_final = 3) en noteer de uitgezonden golflengte.
Leidende vergelijking
Paschen-serie (infrarode overgangen) — λ = hc/ΔE
Overgangen die eindigen bij n_f = 3 hebben kleinere energieverschillen dan de Balmer-serie (n_f = 2) of Lyman-serie (n_f = 1), want hogere n-niveaus liggen dichter bij elkaar — wat fotonen met langere golflengte geeft, in het infrarood.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) uit met n_f = 3. Vergelijk met de tabel. Controleer dat alle drie de golflengten boven 1000 nm vallen — infrarood.
- Vergelijk de grootte van deze golflengten met de experimenten balmer-alpha en lyman-alpha. Leg het algemene patroon uit: series die eindigen bij hogere n_f (een kleiner energieverschil tot het referentieniveau van de grondtoestand) geven fotonen met langere golflengte en lagere energie.
Waar dit buiten het lab opduikt
- De energieniveaus van waterstof komen dichter bij elkaar naarmate n toeneemt (E_n ∝ −1/n²), dus overgangen tussen hoge niveaus geven minder energie vrij dan overgangen met lage niveaus. Leg uit waarom deze opeenhoping van niveaus bij hoge n verklaart dat de Paschen-serie (n_f = 3) een breder energiebereik bestrijkt dan je in eerste instantie zou verwachten.
- Infrarode astronomie gebruikt precies deze Paschen- (en nog langere Brackett- en Pfund-)serielijnen om waterstof te bestuderen in stoffige gebieden van de ruimte waar zichtbaar licht wordt geblokkeerd. Waarom zou infrarood licht beter door kosmisch stof dringen dan zichtbaar licht?
- 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 Paschen-bèta
- Selecteer het atoom
- Druk op Start
- Infrarode 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