Paschenova séria: infračervené čiary vodíka

1 · Predikuj

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?

• 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.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu Paschenova beta a stlač Resetovať. Predvolený prechod tejto predvolby je n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
2. Zapni odčítanie emitovanej vlnovej dĺžky.
3. Nastav štartovaciu energetickú hladinu n_initial pre každý pokus (klesajúc na n_final = 3) 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 = 3. Porovnaj s tabuľkou. Potvrď, že všetky tri vlnové dĺžky spadajú nad 1000 nm — infračervené.
2. 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.

5 · Rozšír

1. 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.
2. 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?

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky