Seria Paschen: linii infraroșii de hidrogen

1 · Prezice

Electronii care coboară la n = 3 (seria Paschen) eliberează intervale de energie mai mici decât seriile Balmer sau Lyman. Înseamnă asta că fotonii Paschen cad în infraroșu, dincolo de ce poate vedea ochiul?

• Da — intervale de energie mai mici înseamnă lungimi de undă mai mari, împingând liniile Paschen în infraroșu.
• Nu — liniile Paschen sunt încă vizibile.
• Liniile Paschen sunt de fapt de energie mai mare, în domeniul razelor X.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea paschen-beta și apasă Resetează. Tranziția implicită a acestei presetări este n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
2. Activează citirea lungimii de undă emise.
3. Setează nivelul de energie de pornire n_initial pentru fiecare încercare (coborând spre n_final = 3) 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 = 3. Compară cu tabelul. Confirmă faptul că toate cele trei lungimi de undă cad peste 1000 nm — infraroșu.
2. Compară mărimea acestor lungimi de undă cu experimentele balmer-alpha și lyman-alpha. Explică tiparul general: seriile care se termină la n_f mai mare (un interval de energie mai mic până la nivelul de referință) produc fotoni cu lungime de undă mai mare și energie mai mică.

5 · Extinde

1. Nivelurile de energie ale hidrogenului se apropie între ele pe măsură ce n crește (E_n ∝ −1/n²), deci tranzițiile între niveluri înalte eliberează mai puțină energie decât tranzițiile care implică niveluri joase. Explică de ce această înghesuială a nivelurilor la n mare explică faptul că seria Paschen (n_f = 3) acoperă un interval de energii mai larg decât te-ai aștepta la prima vedere.
2. Astronomia infraroșie folosește exact aceste linii de serie Paschen (și chiar mai lungi — Brackett, Pfund) pentru a studia hidrogenul în regiuni prăfoase ale spațiului, unde lumina vizibilă este blocată. De ce ar putea lumina infraroșie să pătrundă praful cosmic mai bine decât lumina vizibilă?

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit