Moderna fizika

Črta Paschen β

Infrardeča Paschenova serija — emisijske črte daljših valovnih dolžin.

Črta Paschen β — interaktivna simulacija Moderna fizika. Infrardeča Paschenova serija — emisijske črte daljših valovnih dolžin. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Paschenova serija

Infrardeča Paschenova serija — emisijske črte daljših valovnih dolžin.

Paschenova serija (prehodi v n = 3) leži v infrardečem območju in ponazarja, kako glavno kvantno število določa energijo fotona skozi desetletja valovnih dolžin. Infrardeče črte se pojavijo v hladnem vodikovem plinu in določenih prehodih laserjev.

• IR prehod
• n → 3

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 padajo na n = 3 (Paschenova serija), sprostijo manjše energijske vrzeli kot Balmerjeva ali Lymanova serija. Ali to pomeni, da Paschenovi fotoni padejo v infrardeče, onkraj česar oko vidi?

Predvidevanja za pretehtanje

• Da — manjše energijske vrzeli pomenijo daljše valovne dolžine, kar potrka Paschenove črte v infrardeče.
• Ne — Paschenove črte so še vedno vidne.
• Paschenove črte so pravzaprav višje energije, v območju rentgenskih žarkov.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Začetna raven n_i

Kaj izmeriš:

• Izsevana valovna dolžina λ (nm)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev paschen-beta in pritisni Ponastavi. Privzeti prehod te prednastavitve je n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
2. Omogoči odčitek izsevane valovne dolžine.
3. Nastavi začetno energijsko raven n_initial za vsak poskus (padajoče na n_final = 3) in zabeleži izsevano valovno dolžino.

Vodilna enačba

Paschenova serija (infrardeči prehodi) — λ = hc/ΔE

Prehodi, ki se končajo pri n_f = 3, vključujejo manjše energijske vrzeli kot Balmerjeva (n_f = 2) ali Lymanova (n_f = 1) serija, ker so ravni pri višjem n tesneje — kar da daljševalovne, infrardeče fotone.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) z n_f = 3. Primerjaj s tabelo. Potrdi, da vse tri valovne dolžine padejo nad 1000 nm — infrardeče.
• Primerjaj velikost teh valovnih dolžin s poskusoma balmer-alpha in lyman-alpha. Razloži splošni vzorec: serije, ki se končajo pri višjem n_f (manjša energijska vrzel do referenčne ravni), proizvedejo daljševalovne, manj energične fotone.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Energijske ravni vodika se zbližujejo, ko n raste (E_n ∝ −1/n²), zato prehodi med visokimi ravnmi sprostijo manj energije kot prehodi z nizkimi ravnmi. Razloži, zakaj te gnanje ravni pri visokem n pojasnjuje, zakaj Paschenova serija (n_f = 3) zajame širše območje energij, kot bi prvič pričakoval.
• Infrardeča astronomija uporablja točno te Paschenove (in še daljševalovne Brackettove, Pfundove) serijske črte za preučevanje vodika v prašnih območjih vesolja, kjer je vidna svetloba blokirana. Zakaj bi infrardeča svetloba prodirala skozi kozmični prah bolje kot vidna?

• 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 Paschenovi beti
2. Izberi atom
3. Pritisni Predvajaj
4. Infrardeči 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