Modern fysik

Lyman-α-linje

Ultraviolett Lymanserie — övergång till grundtillståndet.

Lyman-α-linje — interaktiv Modern fysik-simulering. Ultraviolett Lymanserie — övergång till grundtillståndet. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Lymanserien

Ultraviolett Lymanserien — övergång till grundtillståndet.

Övergångar till n = 1 ger upphov till ultravioletta linjer i Lymanserien på kortare våglängd än Balmerserien. Lyman-α vid 121,6 nm är framträdande i astrofysiska vätemoln och var nyckeln till att utforska det intergalaktiska mediet.

• UV-övergång
• n → 1

Undersökningsblad

Planera frågan innan du öppnar labbet

Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.

Drivande fråga

Elektroner som faller hela vägen ner till grundtillståndet (n = 1) avger Lymanserien. Jämfört med Balmanserien (fall till n = 2), skulle du förvänta dig att Lymanfotoner har mer eller mindre energi?

Förutsägelser att väga

• Mindre energi än Balmerövergångar.
• Mer energi (kortare våglängd) — fall till grundtillståndet frigör en större energiklyfta än fall till n = 2.
• Samma energi som motsvarande Balmerövergångar.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Startnivå n_i

Det du mäter:

• Emissionsvåglängd λ (nm)

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Lyman alfa och tryck på Återställ. Denna förinställnings standardövergång är n = 2 → n = 1 (Lyman-alfa).
2. Aktivera avläsningen av emitterad våglängd.
3. Ställ in startenerginivån n_initial för varje försök (med fall ner till n_final = 1) och notera den emitterade våglängden.

Styrande ekvation

Lymanserien (övergångar till grundtillståndet) — λ = hc/ΔE

Övergångar som slutar vid n_f = 1 frigör de största möjliga energiklyftorna i väte, eftersom grundtillståndet ligger långt under varje exciterad nivå — vilket ger den kortvågigaste (mest energirika) spektralserien, helt i ultraviolett.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) med n_f = 1. Jämför med tabellen. Bekräfta att alla tre våglängderna ligger under 122 nm — djup ultraviolett, osynlig för ögat.
• Jämför dina Lymanvåglängder med experimentet balmer-alfa och dess våglängder i synligt ljus. Förklara varför fall till n = 1 (en mycket större energiklyfta än fall till n = 2) alltid ger fotoner med högre energi och kortare våglängd.

Var det här syns utanför labbet

• Lymanseriens ultravioletta ljus absorberas nästan helt av jordens atmosfär innan det når marken. Förklara varför rymdteleskop (i stället för markbaserade) behövs för att observera vätets Lyman-alfa-emission från avlägsna astronomiska objekt.
• När n_i → ∞ närmar sig 1/λ exakt R (serigränsen), motsvarande en elektron som knappt kommer loss från atomen helt (jonisering) i stället för en specifik övergång. Förklara, med din formel, varför serigränsen representerar joniseringsenergin från grundtillståndet.

• 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. Välkommen till Lyman alfa
2. Välj atomen
3. Tryck på Spela
4. Ultraviolett övergång
5. Öppna panelen Egenskaper
6. Du klarade det!

Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Öppna interaktivt labb →

Ladda ner labblad →

Bohrs atommodell & vätespektrum