Física moderna

Linha Paschen β

Série Paschen infravermelha — emissão de comprimento de onda maior.

Linha Paschen β — simulação interativa de Física moderna. Série Paschen infravermelha — emissão de comprimento de onda maior. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

Série de Paschen

Série infravermelha de Paschen: emissão de maior comprimento de onda.

A série de Paschen (transições para n = 3) cai no infravermelho, ilustrando como o número quântico principal define a energia do fóton em décadas de comprimento de onda. Linhas infravermelhas aparecem em gás de hidrogênio frio e certas transições laser.

• Transição IV
• n → 3

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 para n = 3 (a série de Paschen) liberam lacunas de energia menores do que as séries de Balmer ou Lyman. Isso significa que os fótons de Paschen caem no infravermelho, além do que o olho pode ver?

Previsões para pesar

• Sim – lacunas de energia menores significam comprimentos de onda mais longos, empurrando as linhas de Paschen para o infravermelho.
• Não – as linhas de Paschen ainda são visíveis.
• As linhas de Paschen são, na verdade, de maior energia, na faixa dos raios X.

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 paschen-beta e pressione Redefinir. A transição padrão desta predefinição é n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
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 = 3) e registre o comprimento de onda emitido.

Equação governante

Série Paschen (transições infravermelhas) — λ = hc/ΔE

As transições que terminam em n_f = 3 envolvem lacunas de energia menores do que as séries Balmer (n_f = 2) ou Lyman (n_f = 1), uma vez que níveis n mais altos são mais espaçados - produzindo fótons infravermelhos de comprimento de onda mais longo.

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 = 3. Compare com a tabela. Confirme que todos os três comprimentos de onda estão acima de 1000 nm – infravermelho.
• Compare o tamanho desses comprimentos de onda com os experimentos Balmer-alfa e Lyman-alfa. Explique o padrão geral: séries que terminam em n_f mais alto (uma lacuna de energia menor em relação ao nível de referência do solo) produzem fótons de comprimento de onda mais longo e energia mais baixa.

Onde isso aparece além do laboratório

• Os níveis de energia do hidrogênio ficam mais próximos à medida que n aumenta (E_n ∝ −1/n²), então as transições entre níveis altos liberam menos energia do que transições envolvendo níveis baixos. Explique por que essa aglomeração de níveis em n alto explica por que a série de Paschen (n_f = 3) abrange uma gama mais ampla de energias do que você poderia esperar inicialmente.
• A astronomia infravermelha usa exatamente essas linhas da série Paschen (e até mesmo Brackett, Pfund de comprimento de onda mais longo) para estudar o hidrogênio em regiões empoeiradas do espaço onde a luz visível é bloqueada. Por que a luz infravermelha pode penetrar melhor na poeira cósmica do que a luz visível?

• 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 Paschen β
2. Selecione o átomo
3. Pressione Reproduzir
4. Transição infravermelha
5. Abra o Inspetor
6. Você conseguiu!

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O Modelo de Bohr & Espectros do Hidrogênio