Seria Balmer: liniile spectrale vizibile ale hidrogenului

1 · Prezice

Un electron dintr-un atom de hidrogen coboară de la un nivel de energie superior la nivelul n = 2, emițând un foton (seria Balmer — singurele linii de hidrogen vizibile ochiului uman). Depinde lungimea de undă emisă de nivelul de la care a pornit electronul?

• Da — niveluri de pornire diferite dau lungimi de undă diferite, discret spațiate (liniile Balmer Hα, Hβ, Hγ...).
• Nu — orice tranziție în jos spre n = 2 emite aceeași lungime de undă.
• Lungimea de undă poate fi orice într-un interval continuu, nu valori discrete.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea balmer-alpha și apasă Resetează. Tranziția implicită a acestei presetări este n = 3 → n = 2 (Hα, linia roșie Balmer).
2. Activează citirea lungimii de undă emise.
3. Setează nivelul de energie de pornire n_initial pentru fiecare încercare (coborând spre n_final = 2) și înregistrează lungimea de undă emisă.

3 · Colectează date

Plotează 1/λ (axa y) în funcție de 1/n_i² (axa x) pentru cele trei încercări. Linia este dreaptă?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) folosind constanta Rydberg R = 1.097×10⁷ m⁻¹ și n_f = 2. Compară cu tabelul.
2. Explică de ce lungimile de undă devin mai scurte (energie mai mare) pe măsură ce n_i crește, dar spațiul dintre liniile succesive (Hα, Hβ, Hγ) se micșorează — ele converg spre o limită de serie, în loc să se răspândească la infinit.

5 · Extinde

1. Seria Balmer este singura serie de hidrogen care cade în spectrul vizibil (aproximativ 400–700 nm) — de aceea a fost cea descoperită istoric prima, de Johann Balmer în 1885, înainte de a exista teoria atomică subiacentă. Explică de ce seria Lyman (coborâre spre n = 1) și seria Paschen (coborâre spre n = 3) cad în afara luminii vizibile.
2. Astronomii identifică hidrogenul în stele îndepărtate detectând aceste exacte lungimi de undă Balmer în spectrele luminii stelare. Explică de ce găsirea unei lungimi de undă Balmer-alfa deplasate (nu exacte) în spectrul unei stele le spune astronau-ilor că steaua se mișcă relativ la Pământ (efectul Doppler).

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit