Seria Lyman: linii ultraviolete de hidrogen

1 · Prezice

Electronii care coboară până la starea fundamentală (n = 1) emit seria Lyman. Comparativ cu seria Balmer (coborâre spre n = 2), te-ai aștepta ca fotonii Lyman să aibă mai multă sau mai puțină energie?

• Mai puțină energie decât tranzițiile Balmer.
• Mai multă energie (lungime de undă mai scurtă) — coborârea la starea fundamentală eliberează un interval de energie mai mare decât coborârea la n = 2.
• Aceeași energie ca tranzițiile Balmer echivalente.

2 · Montaj

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

3 · Colectează date

Plotează lungimea de undă emisă λ (axa y) în funcție de nivelul de pornire n_i (axa x) pentru cele trei încercări.

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) folosind n_f = 1. Compară cu tabelul. Confirmă faptul că toate cele trei lungimi de undă cad sub 122 nm — ultraviolet adânc, invizibil pentru ochi.
2. Compară lungimile tale de undă Lyman cu lungimile de undă de lumină vizibilă ale experimentului balmer-alpha. Explică de ce coborârea la n = 1 (un interval de energie mult mai mare decât coborârea la n = 2) produce întotdeauna fotoni cu energie mai mare și lungime de undă mai scurtă.

5 · Extinde

1. Lumina ultravioletă a seriei Lyman este aproape integral absorbită de atmosfera Pământului înainte de a ajunge la sol. Explică de ce telescoapele spațiale (nu cele de la sol) sunt necesare pentru a observa emisia Lyman-alfa a hidrogenului de la obiecte astronomice îndepărtate.
2. Pe măsură ce n_i → ∞, 1/λ se apropie exact de R (limita seriei), corespunzând unui electron care abia evadează complet din atom (ionizare), nu unei tranziții specifice. Folosind formula ta, explică de ce limita seriei reprezintă energia de ionizare din starea fundamentală.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit