బామర్ శ్రేణి: కనిపించే హైడ్రోజన్ వర్ణపట రేఖలు

1 · ఊహించండి

హైడ్రోజన్ పరమాణువులోని ఎలక్ట్రాన్ ఎక్కువ శక్తి స్థాయి నుండి n = 2 స్థాయికి పడిపోయి ఒక ఫోటాన్‌ను ఉద్గరిస్తుంది (బామర్ శ్రేణి — మానవ కంటికి కనిపించే ఏకైక హైడ్రోజన్ రేఖలు). ఉద్గారిత తరంగదైర్ఘ్యం ఎలక్ట్రాన్ ఏ స్థాయి నుండి బయలుదేరిందన్న దానిపై ఆధారపడుతుందా?

• అవును — వేర్వేరు ప్రారంభ స్థాయిలు వేర్వేరు, విడిగా అలంకృత తరంగదైర్ఘ్యాలను ఇస్తాయి (బామర్ రేఖలు Hα, Hβ, Hγ...).
• లేదు — n = 2 కు పడిపోయే ప్రతి పరివర్తనం ఒకే తరంగదైర్ఘ్యాన్ని ఉద్గరిస్తుంది.
• తరంగదైర్ఘ్యం విడి విలువలు కాదు, నిరంతర పరిధిలో ఏదైనా కాగలదు.

2 · అమరిక

1. balmer-alpha ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఈ ప్రీసెట్ యొక్క డిఫాల్ట్ పరివర్తనం n = 3 → n = 2 (Hα, ఎరుపు బామర్ రేఖ).
2. ఉద్గార-తరంగదైర్ఘ్య రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి ప్రారంభ శక్తి స్థాయి n_initial ను సెట్ చేసి (n_final = 2 కు పడిపోతూ), ఉద్గారిత తరంగదైర్ఘ్యాన్ని నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం 1/n_i² (x-అక్షం) పై 1/λ (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. రేఖ సరళంగా ఉందా?

4 · విశ్లేషించండి

1. ఒక ప్రయత్నానికి, రిడ్‌బర్గ్ స్థిరాంకం R = 1.09678×10⁷ m⁻¹, n_f = 2 ఉపయోగించి 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) లెక్కించండి. పట్టికతో పోల్చండి.
2. n_i పెరిగేకొద్దీ తరంగదైర్ఘ్యాలు పొట్టిగా (ఎక్కువ శక్తి) ఎందుకు అవుతాయో, కానీ వరుస రేఖల మధ్య అంతరం (Hα, Hβ, Hγ) కుదించుకుపోతుందో వివరించండి — అవి అనంతంగా విడిపోకుండా శ్రేణి పరిమితి వైపు సమావేశమవుతాయి.

5 · విస్తరించండి

1. బామర్ శ్రేణి దృశ్య వర్ణపటంలో పడే ఏకైక హైడ్రోజన్ శ్రేణి (సుమారు 400–700 nm) — అందుకే అంతర్లీన పరమాణు సిద్ధాంతం ఉనికిలోకి రాకముందే, 1885 లో జోహాన్ బామర్ చేత చరిత్రలో మొదట కనుగొనబడింది. లైమన్ శ్రేణి (n = 1 కు పడటం), పాషెన్ శ్రేణి (n = 3 కు పడటం) కనిపించే కాంతి పరిధి వెలుపల ఎందుకు పడతాయో వివరించండి.
2. ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు సుదూర నక్షత్రాలలో హైడ్రోజన్‌ను నక్షత్ర కాంతి వర్ణపటాల్లో ఈ ఖచ్చితమైన బామర్ తరంగదైర్ఘ్యాలను గుర్తించడం ద్వారా కనుగొంటారు. నక్షత్ర వర్ణపటంలో స్థానభ్రంశం చెందిన (ఖచ్చితం కాని) బామర్-ఆల్ఫా తరంగదైర్ఘ్యం కనిపిస్తే ఆ నక్షత్రం భూమికి సంబంధంగా కదులుతోందని (డాప్లర్ ప్రభావం) ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు ఎలా తెలుస్తుందో వివరించండి.

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు