Lymanova séria: ultravioletové čiary vodíka

1 · Predikuj

Elektróny klesajúce celú cestu do základného stavu (n = 1) emitujú Lymanovu sériu. V porovnaní s Balmerovou sériou (klesanie na n = 2) — očakával by si, že Lymanove fotóny budú mať viac alebo menej energie?

• Menej energie než Balmerove prechody.
• Viac energie (kratšia vlnová dĺžka) — klesanie do základného stavu uvoľňuje väčšiu energetickú medzeru než klesanie na n = 2.
• Rovnaká energia ako zodpovedajúce Balmerove prechody.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu Lymanova alfa a stlač Resetovať. Predvolený prechod tejto predvolby je n = 2 → n = 1 (Lyman-alfa).
2. Zapni odčítanie emitovanej vlnovej dĺžky.
3. Nastav štartovaciu energetickú hladinu n_initial pre každý pokus (klesajúc na n_final = 1) a zaznamenaj emitovanú vlnovú dĺžku.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj emitovanú vlnovú dĺžku λ (os y) verzus štartovaciu hladinu n_i (os x) pre svoje tri pokusy.

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) s n_f = 1. Porovnaj s tabuľkou. Potvrď, že všetky tri vlnové dĺžky spadajú pod 122 nm — hlboké ultrafialové, neviditeľné okom.
2. Porovnaj svoje Lymanove vlnové dĺžky s vlnovými dĺžkami viditeľného svetla experimentu Balmerova alfa. Vysvetli, prečo klesanie na n = 1 (omnoho väčšia energetická medzera než klesanie na n = 2) vždy produkuje vyššie energetické, kratšiovlnné fotóny.

5 · Rozšír

1. Ultrafialové svetlo Lymanovej série je takmer celé absorbované atmosférou Zeme pred dosiahnutím povrchu. Vysvetli, prečo kozmické teleskopy (namiesto pozemských) sú potrebné na pozorovanie Lyman-alfa emisie vodíka zo vzdialených astronomických objektov.
2. Keď n_i → ∞, 1/λ sa približuje presne R (limita série), zodpovedajúc elektrónu, ktorý sotva uniká celý z atómu (ionizácia) namiesto konkrétneho prechodu. Pomocou svojho vzorca vysvetli, prečo limita série predstavuje ionizačnú energiu zo základného stavu.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky