Fizyka współczesna
Linia Balmera α (Hα)
Ustaw n_i→n_f — kolor linii emisyjnej odpowiada λ ze wzoru Rydberga.
Linia Balmera α (Hα) — interaktywna symulacja: Fizyka współczesna. Ustaw n_i→n_f — kolor linii emisyjnej odpowiada λ ze wzoru Rydberga. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Seria Balmera
Ustaw n_i→n_f — kolor linii emisyjnej odpowiada λ ze wzoru Rydberga.
Przejścia wodoru na n = 2 emitują widzialne linie Balmera o długościach fal ze wzoru Rydberga 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα przy 656 nm to najjaśniejsza czerwona linia — używana w astronomii do identyfikacji wodoru i pomiaru przesunięcia ku czerwieni.
- 1/λ = R(1/2²−1/n²)
- Czerwona linia Hα
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Elektron w atomie wodoru schodzi z wyższego poziomu energetycznego na poziom n = 2, emitując foton (seria Balmera — jedyne linie wodoru widzialne dla ludzkiego oka). Czy emitowana długość fali zależy od tego, z jakiego poziomu elektron wystartował?
Prognozy do rozważenia
- Tak — różne poziomy startowe dają różne, dyskretnie rozstawione długości fal (linie Balmera Hα, Hβ, Hγ…).
- Nie — każde przejście na n = 2 emituje tę samą długość fali.
- Długość fali może być dowolna z ciągłego zakresu, nie wartości dyskretne.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Poziom startowy n_i
Co mierzysz:
- Długość fali emitowana λ (nm)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset balmer-alpha i naciśnij Reset. Domyślne przejście tego presetu: n = 3 → n = 2 (Hα, czerwona linia Balmera).
- Włącz odczyt emitowanej długości fali.
- Ustaw początkowy poziom energetyczny n_initial dla każdej próby (spadek na n_final = 2) i zapisz emitowaną długość fali.
Równanie rządzące
Wzór Rydberga (model Bohra) — λ = hc/ΔE
Długość fali światła emitowanego, gdy elektron wodoru schodzi z poziomu n_i na n_f, podlega wzorowi 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²), gdzie R to stała Rydberga — bezpośredni skutek kwantowanych poziomów energii modelu Bohra.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²), używając stałej Rydberga R = 1.097×10⁷ m⁻¹ i n_f = 2. Porównaj z tabelą.
- Wyjaśnij, dlaczego długości fal robią się krótsze (wyższa energia) ze wzrostem n_i, ale odstępy między kolejnymi liniami (Hα, Hβ, Hγ) się kurczą — zbiegają do granicy serii, zamiast rozszerzać się w nieskończoność.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Seria Balmera to jedyna seria wodoru wpadająca w zakres widzialny (ok. 400–700 nm) — dlatego odkryto ją historycznie jako pierwszą: Johann Balmer w 1885 r., zanim istniała teoria atomowa. Wyjaśnij, dlaczego seria Lymana (spadki na n = 1) i seria Paschena (spadki na n = 3) leżą poza światłem widzialnym.
- Astronomowie identyfikują wodór w odległych gwiazdach, wykrywając dokładnie te długości fal Balmera w widmach światła gwiazd. Wyjaśnij, dlaczego znalezienie przesuniętej (nie dokładnej) długości fali Balmera-alfa w widmie gwiazdy mówi astronomom, że gwiazda porusza się względem Ziemi (efekt Dopplera).
- 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
- Witamy w Balmerze alfa
- Zaznacz atom
- Naciśnij Play
- Widzialna linia wodoru
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →