อนุกรมลายแมน เส้นอัลตราไวโอเลตของไฮโดรเจน

1 · ทำนาย

อิเล็กตรอนที่ตกลงถึงสถานะพื้น (n = 1) ปล่อยอนุกรมลีแมน เทียบกับอนุกรมบัลเมอร์ (ตกสู่ n = 2) คุณคาดว่าโฟตอนลีแมนจะมีพลังงานมากกว่าหรือน้อยกว่า

• พลังงานน้อยกว่าการเปลี่ยนบัลเมอร์
• พลังงานมากกว่า (ความยาวคลื่นสั้นกว่า) การตกสู่สถานะพื้นปล่อยช่องว่างพลังงานที่ใหญ่กว่าการตกสู่ n = 2
• พลังงานเท่ากับการเปลี่ยนบัลเมอร์ที่เทียบเท่ากัน

2 · จัดเตรียม

1. เปิดพรีเซ็ท lyman-alpha แล้วกดรีเซ็ต การเปลี่ยนระดับดีฟอลต์คือ n = 2 → n = 1 (ลีแมน-อัลฟา)
2. เปิดค่าแสดงความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมา
3. ตั้งระดับพลังงานตั้งต้น n_initial ของแต่ละรอบ (ตกลงสู่ n_final = 1) แล้วบันทึกความยาวคลื่นที่ปล่อยออก

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตความยาวคลื่นที่ปล่อย λ (แกน y) กับระดับตั้งต้น n_i (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) โดยใช้ n_f = 1 เทียบกับตาราง และยืนยันว่าความยาวคลื่นทั้งสามต่ำกว่า 122 nm คืออัลตราไวโอเลตเชิงลึก มองไม่เห็นด้วยตา
2. จงเทียบความยาวคลื่นลีแมนของคุณกับความยาวคลื่นแสงที่มองเห็นของการทดลอง balmer-alpha อธิบายว่าทำไมการตกสู่ n = 1 (ช่องว่างพลังงานที่ใหญ่กว่าการตกสู่ n = 2 มาก) จึงให้โฟตอนพลังงานสูงกว่า ความยาวคลื่นสั้นกว่าเสมอ

5 · ต่อยอด

1. แสงอัลตราไวโอเลตชุดลายแมนถูกชั้นบรรยากาศโลกดูดกลืนเกือบหมดก่อนถึงพื้น อธิบายว่าเหตุใดกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (ไม่ใช่บนพื้นโลก) จึงจำเป็นต่อการสังเกตการปล่อยลายแมน-อัลฟาของไฮโดรเจนจากวัตถุดาราศาสตร์ไกล
2. เมื่อ n_i → ∞, 1/λ เข้าใกล้ R พอดี (ขีดจำกัดอนุกรม) สอดคล้องกับอิเล็กตรอนที่แทบหลุดพ้นอะตอมทั้งหมด (การแต่ตัวเป็นไอออน) แทนการเปลี่ยนระดับเฉพาะ ใช้สูตรของคุณอธิบายว่าเหตุใดขีดจำกัดอนุกรมจึงแทนพลังงานแตกตัวจากสถานะพื้น

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง