Lymanserien: ultravioletta vätelinjer

1 · Förutsäg

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?

• 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.

2 · Uppbyggnad

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.

3 · Samla data

Rita emitterad våglängd λ (y-axeln) mot startnivån n_i (x-axeln) för dina tre försök.

4 · Analysera

1. 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.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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.
2. 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.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik