Fizyka współczesna
Linia Paschena β
Podczerwona seria Paschena — emisja o większej długości fali.
Linia Paschena β — interaktywna symulacja: Fizyka współczesna. Podczerwona seria Paschena — emisja o większej długości fali. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Seria Paschena
Podczerwona seria Paschena — emisja o większej długości fali.
Seria Paschena (przejścia na n = 3) wpada w podczerwień, ilustrując, jak główna liczba kwantowa wyznacza energię fotonu przez dekady długości fal. Linie podczerwone pojawiają się w zimnym gazie wodorowym i pewnych przejściach laserowych.
- Przejście IR
- n → 3
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
Elektrony spadające na n = 3 (seria Paschena) uwalniają mniejsze skoki energetyczne niż serie Balmera czy Lymana. Czy to znaczy, że fotony Paschena wpadają w podczerwień, poza zasięgiem oka?
Prognozy do rozważenia
- Tak — mniejsze luki energetyczne znaczy dłuższe fale, przesuwając linie Paschena do podczerwieni.
- Nie — linie Paschena są nadal widzialne.
- Linie Paschena są wręcz wyższej energii, w zakresie rentgenowskim.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Poziom startowy n_i
Co mierzysz:
- Długość fali emitowana λ (nm)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset paschen-beta i naciśnij Reset. Domyślne przejście tego presetu: n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
- Włącz odczyt emitowanej długości fali.
- Ustaw początkowy poziom energetyczny n_initial dla każdej próby (spadek na n_final = 3) i zapisz emitowaną długość fali.
Równanie rządzące
Seria Paschena (przejścia podczerwone) — λ = hc/ΔE
Przejścia kończące się na n_f = 3 obejmują mniejsze skoki energetyczne niż serie Balmera (n_f = 2) czy Lymana (n_f = 1), bo wyższe poziomy leżą ciaśniej — dając fotony o dłuższej fali, podczerwone.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) przy n_f = 3. Porównaj z tabelą. Potwierdź, że wszystkie trzy długości fal leżą powyżej 1000 nm — podczerwień.
- Porównaj wielkość tych długości fal z eksperymentami balmer-alfa i lyman-alfa. Wyjaśnij ogólny wzorzec: serie kończące się na wyższym n_f (mniejsza luka energetyczna do poziomu odniesienia) dają fotony o dłuższej fali i niższej energii.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Poziomy energetyczne wodoru zbliżają się do siebie w miarę wzrostu n (E_n ∝ −1/n²), więc przejścia między wysokimi poziomami uwalniają mniej energii niż przejścia z udziałem niskich. Wyjaśnij, dlaczego to zagęszczenie poziomów przy dużym n tłumaczy, że seria Paschena (n_f = 3) obejmuje szerszy zakres energii, niż można by początkowo sądzić.
- Astronomia podczerwona używa właśnie tych linii serii Paschena (i jeszcze dłuższych Bracketta, Pfunda) do badania wodoru w zapylonych regionach kosmosu, gdzie światło widzialne jest zasłonięte. Dlaczego podczerwień przenika kosmiczny kurz lepiej niż światło widzialne?
- 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 Paschenie beta
- Zaznacz atom
- Naciśnij Play
- Przejście podczerwone
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →