Moderná fyzika
Čiara Paschen β
Infračervená Paschenova séria — emisia s dlhšou vlnovou dĺžkou.
Čiara Paschen β — interaktívna simulácia Moderná fyzika. Infračervená Paschenova séria — emisia s dlhšou vlnovou dĺžkou. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Paschenova séria
Infracervená Paschenova séria — emisia pri dlhších vlnových dĺžkach.
Paschenova séria (prechody na n = 3) spadá do infračervena a ilustruje, ako hlavné kvantové číslo určuje energiu fotónu naprieč dekádami vlnových dĺžok. Infracervené čiary sa objavujú v chladnom vodíkovom plyne a v niektorých laserových prechodoch.
- IR prechod
- n → 3
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
Elektróny klesajúce na n = 3 (Paschenova séria) uvoľňujú menšie energetické medzery než Balmerova alebo Lymanova séria. Znamená to, že Paschenove fotóny spadajú do infračervena, mimo toho, čo oko vidí?
Predikcie na zváženie
- Áno — menšie energetické medzery znamenajú dlhšie vlnové dĺžky, čím Paschenove čiary idú do infračervena.
- Nie — Paschenove čiary sú stále viditeľné.
- Paschenove čiary sú v skutočnosti vyššie energetickej, v röntgenovej oblasti.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Štartovacia hladina n_i
Čo meriaš:
- Emitovaná vlnová dĺžka λ (nm)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Paschenova beta a stlač Resetovať. Predvolený prechod tejto predvolby je n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
- Zapni odčítanie emitovanej vlnovej dĺžky.
- Nastav štartovaciu energetickú hladinu n_initial pre každý pokus (klesajúc na n_final = 3) a zaznamenaj emitovanú vlnovú dĺžku.
Riadiaca rovnica
Paschenova séria (infračervené prechody) — λ = hc/ΔE
Prechody končiace na n_f = 3 zahŕňajú menšie energetické medzery než Balmerova (n_f = 2) alebo Lymanova (n_f = 1) séria, pretože hladiny s vyšším n sú hustejšie — produkujúc dlhovlnnejšie, infračervené fotóny.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) s n_f = 3. Porovnaj s tabuľkou. Potvrď, že všetky tri vlnové dĺžky spadajú nad 1000 nm — infračervené.
- Porovnaj veľkosť týchto vlnových dĺžok s experimentami Balmerova alfa a Lymanova alfa. Vysvetli celkový vzor: série končiace na vyššom n_f (menšia energetická medzera k referenčnej hladine) produkujú dlhovlnnejšie, nižšie energetické fotóny.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Energetické hladiny vodíka sa približujú k sebe, keď n rastie (E_n ∝ −1/n²), takže prechody medzi vysokými hladinami uvoľňujú menej energie než prechody zahrňujúce nízke hladiny. Vysvetli, prečo toto hromadenie hladín pri vysokom n vysvetľuje, že Paschenova séria (n_f = 3) pokrýva širší rozsah energií, než by si najprv čakal.
- Infračervená astronómia používa presne tieto Paschenove (a ešte dlhovlnnejšie Brackettove, Pfundove) čiary na štúdium vodíka v zaprášených oblastiach vesmíru, kde viditeľné svetlo je blokované. Prečo môže infračervené svetlo prenikať kozmickým prachom lepšie než viditeľné svetlo?
- 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 Paschenovej beta
- Vyber atóm
- Stlač Prehrať
- Infračervený prechod
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →