Física moderna

Linha Lyman α

Série Lyman ultravioleta — transição ao estado fundamental.

Linha Lyman α — simulação interativa de Física moderna. Série Lyman ultravioleta — transição ao estado fundamental. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

Série de Lyman

Série ultravioleta de Lyman: transição ao estado fundamental.

Transições para n = 1 produzem linhas ultravioletas da série de Lyman em comprimento de onda menor que Balmer. Lyman-α em 121.6 nm é proeminente em nuvens de hidrogênio astrofísicas e foi essencial para sondar o meio intergaláctico.

• Transição UV
• n → 1

Resumo da investigação

Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório

O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.

Pergunta de direção

Os elétrons caindo até o estado fundamental (n = 1) emitem a série de Lyman. Em comparação com a série de Balmer (caindo para n = 2), você esperaria que os fótons de Lyman tivessem mais ou menos energia?

Previsões para pesar

• Menos energia do que as transições de Balmer.
• Mais energia (comprimento de onda mais curto) — cair para o estado fundamental libera uma lacuna de energia maior do que cair para n = 2.
• A mesma energia das transições equivalentes de Balmer.

Papéis variáveis

O que você definiu:

• Nível inicial n_i

O que você mede:

• Comprimento de onda emitido λ (nm)

Como funciona a investigação

1. Abra a predefinição lyman-alpha e pressione Redefinir. A transição padrão desta predefinição é n = 2 → n = 1 (Lyman-alpha).
2. Habilite a leitura do comprimento de onda emitido.
3. Defina o nível de energia inicial n_initial para cada tentativa (caindo para n_final = 1) e registre o comprimento de onda emitido.

Equação governante

Série Lyman (transições do estado fundamental) — λ = hc/ΔE

As transições que terminam em n_f = 1 liberam as maiores lacunas de energia possíveis no hidrogênio, uma vez que o estado fundamental fica muito abaixo de cada nível excitado - produzindo a série espectral de comprimento de onda mais curto (energia mais alta), inteiramente no ultravioleta.

O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam

• Para uma tentativa, calcule 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) usando n_f = 1. Compare com a tabela. Confirme que todos os três comprimentos de onda estão abaixo de 122 nm – ultravioleta profundo, invisível a olho nu.
• Compare os comprimentos de onda de Lyman com os comprimentos de onda da luz visível do experimento Balmer-alfa. Explique por que cair para n = 1 (uma lacuna de energia muito maior do que cair para n = 2) sempre produz fótons de energia mais alta e comprimento de onda mais curto.

Onde isso aparece além do laboratório

• A luz ultravioleta da série Lyman é quase totalmente absorvida pela atmosfera da Terra antes de atingir o solo. Explique por que os telescópios espaciais (em vez dos terrestres) são necessários para observar a emissão Lyman-alfa do hidrogênio de objetos astronômicos distantes.
• À medida que n_i → ∞, 1/λ se aproxima de R exatamente (o limite da série), correspondendo a um elétron que escapa completamente do átomo (ionização) em vez de uma transição específica. Usando sua fórmula, explique por que o limite da série representa a energia de ionização do estado fundamental.

• 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

1. Bem-vindo a Lyman α
2. Selecione o átomo
3. Pressione Reproduzir
4. Transição ultravioleta
5. Abra o Inspetor
6. Você conseguiu!

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