De Lyman-serie: ultraviolette waterstoflijnen

1 · Voorspel

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?

• 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.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling lyman-alpha en druk op Herstel. De standaardovergang van deze voorinstelling is n = 2 → n = 1 (Lyman-alfa).
2. Zet de aflezing van de uitgezonden golflengte aan.
3. Stel voor elke meting het beginenergieniveau n_initial in (dalen naar n_final = 1) en noteer de uitgezonden golflengte.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de uitgezonden golflengte λ (y-as) uit tegen het beginniveau n_i (x-as).

4 · Analyseer

1. 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.
2. 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.

5 · Verdiep

1. 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.
2. 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.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde