Moderná fyzika
Čiara Balmer α (Hα)
Nastav n_i→n_f — farba emisnej linky zodpovedá λ z Rydbergovho vzorca.
Čiara Balmer α (Hα) — interaktívna simulácia Moderná fyzika. Nastav n_i→n_f — farba emisnej linky zodpovedá λ z Rydbergovho vzorca. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Balmerova séria
Nastav n_i→n_f — farba emisnej čiary zodpovedá λ z Rydbergovej rovnice.
Prechody vodíka na n = 2 emitujú viditeľné Balmerove čiary s vlnovými dĺžkami z Rydbergovej rovnice 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα pri 656 nm je najjasnejšia červená čiara — používaná v astronómii na identifikáciu vodíka a meranie červeného posunu.
- 1/λ = R(1/2²−1/n²)
- Červená čiara Hα
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Elektrón v atóme vodíka klesá z vyššej energetickej hladiny na hladinu n = 2, emitujúc fotón (Balmerova séria — jediné čiary vodíka viditeľné ľudským okom). Závisí emitovaná vlnová dĺžka na tom, z ktorej hladiny elektrón štartoval?
Predikcie na zváženie
- Áno — rôzne štartovacie hladiny dávajú rôzne, diskrétne rozostavené vlnové dĺžky (čiary Balmera Hα, Hβ, Hγ…).
- Nie — každý prechod dole na n = 2 emituje tú istú vlnovú dĺžku.
- Vlnová dĺžka môže byť hocičo v spojitom rozsahu, nie diskrétne hodnoty.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Štartovacia hladina n_i
Čo meriaš:
- Emitovaná vlnová dĺžka λ (nm)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Balmerova alfa a stlač Resetovať. Predvolený prechod tejto predvolby je n = 3 → n = 2 (Hα, červená Balmerova čiara).
- Zapni odčítanie emitovanej vlnovej dĺžky.
- Nastav štartovaciu energetickú hladinu n_initial pre každý pokus (klesajúc na n_final = 2) a zaznamenaj emitovanú vlnovú dĺžku.
Riadiaca rovnica
Rydbergova formula (Bohrov model) — λ = hc/ΔE
Vlnová dĺžka svetla emitovaného, keď elektrón vodíka klesá z hladiny n_i na n_f, nasleduje 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²), kde R je Rydbergova konštanta — priamy dôsledok kvantovaných energetických hladín Bohrovho modelu.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) s Rydbergovou konštantou R = 1.097×10⁷ m⁻¹ a n_f = 2. Porovnaj s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo vlnové dĺžky sa skracujú (vyššia energia), keď n_i rastie, ale rozostup medzi po sebe idúcimi čiarami (Hα, Hβ, Hγ) sa zmenšuje — konvergujú k limite série namiesto rozostupovania donekonečna.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Balmerova séria je jediná séria vodíka, ktorá spadá do viditeľného spektra (zhruba 400–700 nm) — preto bola historicky objavená prvá, Johannom Balmerom v 1885, predtým než existovala podkladová atómová teória. Vysvetli, prečo Lymanova séria (klesanie na n = 1) a Paschenova séria (klesanie na n = 3) spadajú mimo viditeľné svetlo.
- Astronómovia identifikujú vodík vo vzdialených hviezdach detekciou týchto presných Balmerových vlnových dĺžok v spektách hviezdneho svetla. Vysvetli, prečo nájdenie posunutej (nie presnej) Balmerovej alfa vlnovej dĺžky v spektre hviezdy hovorí astronómom, že hviezda sa hýbe voči Zemi (Dopplerov jav).
- 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
- Vitaj pri Balmerovej alfa
- Vyber atóm
- Stlač Prehrať
- Viditeľná čiara vodíka
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →