Seria Lymana: ultrafioletowe linie wodoru

1 · Prognoza

Elektrony schodzące aż do stanu podstawowego (n = 1) emitują serię Lymana. W porównaniu z serią Balmera (spadki na n = 2) — fotony Lymana mają mieć więcej czy mniej energii?

• Mniej energii niż przejścia Balmera.
• Więcej energii (krótsza fala) — spadek do stanu podstawowego uwalnia większy skok energetyczny niż spadek na n = 2.
• Taka sama energia jak odpowiednie przejścia Balmera.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset lyman-alpha i naciśnij Reset. Domyślne przejście tego presetu: n = 2 → n = 1 (Lyman-alpha).
2. Włącz odczyt emitowanej długości fali.
3. Ustaw początkowy poziom energetyczny n_initial dla każdej próby (spadek na n_final = 1) i zapisz emitowaną długość fali.

3 · Zbieranie danych

Narysuj emitowaną długość fali λ (oś y) względem poziomu startowego n_i (oś x) dla trzech prób.

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) przy n_f = 1. Porównaj z tabelą. Potwierdź, że wszystkie trzy długości fal leżą poniżej 122 nm — głęboki ultrafiolet, niewidzialny dla oka.
2. Porównaj swoje długości fal Lymana z widzialnymi długościami fal eksperymentu balmer-alpha. Wyjaśnij, dlaczego spadek aż na n = 1 (znacznie większy skok energetyczny niż spadek na n = 2) zawsze daje fotony bardziej energetyczne, o krótszej fali.

5 · Rozszerzenie

1. Ultrafiolet serii Lymana jest niemal całkowicie pochłaniany przez atmosferę Ziemi, zanim dosięgnie gruntu. Wyjaśnij, dlaczego do obserwacji emisji Lyman-alfa wodoru z odległych obiektów astronomicznych potrzebne są teleskopy kosmiczne (a nie naziemne).
2. Gdy n_i → ∞, 1/λ dąży dokładnie do R (granica serii), co odpowiada elektronowi ledwo uciekającemu z atomu (jonizacji), a nie konkretnemu przejściu. Wzorem wyjaśnij, dlaczego granica serii przedstawia energię jonizacji ze stanu podstawowego.

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu