Paschenserien: infraröda vätelinjer

1 · Förutsäg

Elektroner som faller till n = 3 (Paschenserien) frigör mindre energiklyftor än Balmanserien eller Lymanserien. Betyder det att Paschenfotoner hamnar i infrarött, bortom vad ögat kan se?

• Ja — mindre energiklyftor betyder längre våglängder, vilket förskjuter Paschenlinjerna in i infrarött.
• Nej — Paschenlinjerna är fortfarande synliga.
• Paschenlinjerna har faktiskt högre energi, i röntgenområdet.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Paschen beta och tryck på Återställ. Denna förinställnings standardövergång är n = 5 → n = 3 (Paschen-beta).
2. Aktivera avläsningen av emitterad våglängd.
3. Ställ in startenerginivån n_initial för varje försök (med fall ner till n_final = 3) 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 = 3. Jämför med tabellen. Bekräfta att alla tre våglängderna ligger över 1000 nm — infrarött.
2. Jämför storleken på dessa våglängder med experimenten balmer-alfa och lyman-alfa. Förklara det övergripande mönstret: serier som slutar på högre n_f (mindre energiklyfta till referensnivån vid grundtillståndet) ger fotoner med längre våglängd och lägre energi.

5 · Utvidga

1. Vätets energinivåer ligger tätare allteftersom n växer (E_n ∝ −1/n²), så övergångar mellan höga nivåer frigör mindre energi än övergångar som involverar låga nivåer. Förklara varför denna trängsel av nivåer vid högt n förklarar att Paschenserien (n_f = 3) spänner över ett bredare energiintervall än du kanske först tror.
2. Infraröd astronomi använder just dessa Paschenlinjer (och de ännu längre Brackett- och Pfundlinjerna) för att studera väte i dammiga regioner i rymden där synligt ljus blockeras. Varför kanske infrarött ljus tränger igenom kosmiskt damm bättre än synligt ljus?

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik