Lyman Serisi: Ultraviyole Hidrojen Hatları
1 · Tahmin Et
Temel duruma (n = 1) kadar düşen elektronlar Lyman serisini yayar. Balmer serisiyle karşılaştırıldığında (n = 2'ye düşüyor), Lyman fotonlarının daha fazla veya daha az enerjiye sahip olmasını bekler misiniz?
- Balmer geçişlerinden daha az enerji.
- Daha fazla enerji (daha kısa dalga boyu) — temel duruma düşmek, n = 2'ye düşmeye kıyasla daha büyük bir enerji boşluğu açığa çıkarır.
- Eşdeğer Balmer geçişleriyle aynı enerjiye sahiptir.
2 · Kurulum
- Lyman-alpha ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Bu ön ayarın varsayılan geçişi n = 2 → n = 1'dir (Lyman-alfa).
- Yayılan dalga boyu okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için başlangıç enerji seviyesini n_initial olarak ayarlayın (n_final = 1'e düşürerek) ve yayılan dalga boyunu kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Başlangıç seviyesi n_i | Yayılan dalga boyu λ (nm) |
|---|---|
| 2 | |
| 3 | |
| 4 |
Üç denemeniz için yayılan dalga boyunu λ (y ekseni) başlangıç düzeyi n_i (x ekseni) ile karşılaştırın.
4 · Analiz et
- Bir deneme için, n_f = 1'i kullanarak 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) değerini hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın. Üç dalga boyunun da 122 nm'nin (gözle görülemeyen derin morötesi) altına düştüğünü doğrulayın.
- Lyman dalga boylarınızı balmer-alfa deneyinin görünür ışık dalga boylarıyla karşılaştırın. Neden n = 1'e düşmenin (n = 2'ye düşmekten çok daha büyük bir enerji aralığı) her zaman daha yüksek enerjili, daha kısa dalga boylu fotonlar ürettiğini açıklayın.
5 · Uzat
- Lyman serisi ultraviyole ışık, yere ulaşmadan önce neredeyse tamamen Dünya atmosferi tarafından emiliyor. Uzak astronomik nesnelerden hidrojenin Lyman-alfa emisyonunu gözlemlemek için neden uzay teleskoplarına (yer tabanlı teleskoplar yerine) ihtiyaç duyulduğunu açıklayın.
- N_i → ∞ olduğundan, 1/λ R'ye tam olarak yaklaşır (seri sınırı), bu da bir elektronun belirli bir geçişten ziyade atomdan zar zor tamamen kaçmasına (iyonlaşma) karşılık gelir. Formülünüzü kullanarak seri sınırının neden temel durumdan iyonlaşma enerjisini temsil ettiğini açıklayın.
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Lyman Serisi (Temel Durum Geçişleri)
N_f = 1'de biten geçişler hidrojende mümkün olan en büyük enerji boşluklarını açığa çıkarır, çünkü temel durum her uyarılmış seviyenin çok altında yer alır ve tamamen morötesi renkte en kısa dalga boylu (en yüksek enerjili) spektral seriyi üretir.