Balmerjeva serija: vidne spektralne črte vodika

1 · Predvidi

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?

• 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.

2 · Pripravi

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.

3 · Zberi podatke

Nariši 1/λ (os y) proti 1/n_i² (os x) za svoje tri poskuse. Ali je črta ravna?

4 · Analiziraj

1. 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.
2. 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.

5 · Razširi

1. 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.
2. 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).

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov