Moderna fizika

Črta Lyman α

Ultravijolična Lymanova serija — prehod v osnovno stanje.

Črta Lyman α — interaktivna simulacija Moderna fizika. Ultravijolična Lymanova serija — prehod v osnovno stanje. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Lymanova serija

Ultravijolična Lymanova serija — prehod v osnovno stanje.

Prehodi v n = 1 dajo ultravijolične črte Lymanove serije pri krajših valovnih dolžinah kot Balmerjeva. Lyman-α pri 121.6 nm je izrazit v astrofizikalnih oblakih vodika in je bil ključen za preučevanje medgalaktičnega medija.

• UV prehod
• n → 1

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

Elektroni, ki padejo vse do osnovnega stanja (n = 1), izsevajo Lymanovo serijo. V primerjavi z Balmerjevo serijo (padanje na n = 2), ali bi pričakoval, da imajo Lymanovi fotoni več ali manj energije?

Predvidevanja za pretehtanje

• Manj energije kot Balmerjevi prehodi.
• Več energije (krajša valovna dolžina) — padec v osnovno stanje sprosti večjo energijsko vrzel kot padec na n = 2.
• Ista energija kot enakovredni Balmerjevi prehodi.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Začetna raven n_i

Kaj izmeriš:

• Izsevana valovna dolžina λ (nm)

Kako poteka preiskava

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

Vodilna enačba

Lymanova serija (prehodi v osnovno stanje) — λ = hc/ΔE

Prehodi, ki se končajo pri n_f = 1, sprostijo največje možne energijske vrzeli v vodiku, ker osnovno stanje sedi daleč pod vsako vzbujeno ravnijo — kar da najkrajševalovno (najbolj energično) spektralno serijo, v celoti v ultravijoličnem.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) z n_f = 1. Primerjaj s tabelo. Potrdi, da vse tri valovne dolžine padejo pod 122 nm — globokec ultravijolič, neviden očesu.
• Primerjaj svoje Lymanove valovne dolžine z vidnimi valovnimi dolžinami poskusa balmer-alpha. Razloži, zakaj padec na n = 1 (precej večja energijska vrzel kot padec na n = 2) vedno proizvede bolj energične, krajševalovne fotone.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Ultravijolično svetlobo Lymanove serije Zemljina atmosfera skoraj v celoti absorbira, preden doseže tla. Razloži, zakaj so za opazovanje Lyman-alfa emisije vodika iz oddaljenih astronomskih objektov potrebni vesoljski teleskopi (in ne prizemni).
• Ko n_i → ∞, se 1/λ približuje točno R (meja serije), kar ustreza elektronu, ki komajda uide atomu (ionizacija), ne določenemu prehodu. Z svojo formulo razloži, zakaj meja serije predstavlja ionizacijsko energijo iz osnovnega stanja.

• 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 Lymanovi alfi
2. Izberi atom
3. Pritisni Predvajaj
4. Ultravijolični prehod
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