Moderna fizika

Črta Balmer α (Hα)

Nastavi n_i→n_f — barva emisijske črte se ujema z λ iz Rydbergove formule.

Črta Balmer α (Hα) — interaktivna simulacija Moderna fizika. Nastavi n_i→n_f — barva emisijske črte se ujema z λ iz Rydbergove formule. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Balmerjeva serija

Nastavi n_i→n_f — barva emisijske črte se ujema z λ iz Rydbergove formule.

Prehodi vodika v n = 2 izsevajo vidne Balmerjeve črte z valovnimi dolžinami iz Rydbergove formule 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα pri 656 nm je najsvetlejša rdeča črta — v astronomiji se uporablja za prepoznavanje vodika in merjenje rdečega premika.

• 1/λ = R(1/2²−1/n²)
• Rdeča črta Hα

Oris preiskave

Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij

Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.

Vodilno vprašanje

Elektron v atomu vodika pade z višje energijske ravni na raven n = 2 in izseva foton (Balmerjeva serija — edine črte vodika, vidne človeškemu očesu). Ali je izsevana valovna dolžina odvisna od tega, s katere ravni je elektron začel?

Predvidevanja za pretehtanje

• Da — različne začetne ravni dajo različne, diskretno razmaknjene valovne dolžine (črte Balmerja Hα, Hβ, Hγ…).
• Ne — vsak prehod dol na n = 2 izseva isto valovno dolžino.
• Valovna dolžina je lahko karkoli v zveznem območju, ne diskretne vrednosti.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Začetna raven n_i

Kaj izmeriš:

• Izsevana valovna dolžina λ (nm)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev balmer-alpha in pritisni Ponastavi. Privzeti prehod te prednastavitve je n = 3 → n = 2 (Hα, rdeča Balmerjeva črta).
2. Omogoči odčitek izsevane valovne dolžine.
3. Nastavi začetno energijsko raven n_initial za vsak poskus (padajoče na n_final = 2) in zabeleži izsevano valovno dolžino.

Vodilna enačba

Rydbergova formula (Bohrov model) — λ = hc/ΔE

Valovna dolžina svetlobe, izsevane, ko elektron vodika pade z ravni n_i na n_f, sledi 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²), kjer je R Rydbergova konstanta — neposredna posledica kvantiziranih energijskih ravni Bohrovega modela.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) z Rydbergovo konstanto R = 1.097×10⁷ m⁻¹ in n_f = 2. Primerjaj s tabelo.
• Razloži, zakaj valovne dolžine postajajo krajše (višja energija), ko n_i raste, a razmak med zaporednimi črtami (Hα, Hβ, Hγ) se krči — konvergirajo proti meji serije namesto da bi se razhajale v neskončnost.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Balmerjeva serija je edina serija vodika, ki pade v vidni spekter (približno 400–700 nm) — zato je bila prva zgodovinsko odkrita, Johann Balmer 1885, preden je obstajala osnovna atomska teorija. Razloži, zakaj Lymanova serija (padanje na n = 1) in Paschenova serija (padanje na n = 3) padata zunaj vidne svetlobe.
• Astronomi prepoznajo vodik v oddaljenih zvezdah z detekcijo točno teh Balmerjevih valovnih dolžin v spektrih zvezdne svetlobe. Razloži, zakaj najdba zamaknjene (ne točne) valovne dolžine Balmer-alfa v spektru zvezde astronomom pove, da se zvezda premika glede na Zemljo (Dopplerjev pojav).

• 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

1. Dobrodošli pri Balmerjevi alfi
2. Izberi atom
3. Pritisni Predvajaj
4. Vidna črta vodika
5. Odpri ploščo Lastnosti
6. Uspelo ti je!

Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.

Odpri interaktivni laboratorij →

Prenesi delovni list →

Bohrov model in spektri vodika