Paschen Serisi: Kızılötesi Hidrojen Hatları
1 · Tahmin Et
n = 3'e düşen elektronlar (Paschen serisi), Balmer veya Lyman serisine göre daha küçük enerji boşlukları açığa çıkarır. Bu, Paschen fotonlarının gözün görebildiğinin ötesinde kızılötesine düştüğü anlamına mı geliyor?
- Evet - daha küçük enerji boşlukları daha uzun dalga boyları anlamına gelir ve Paschen çizgilerini kızılötesine doğru iter.
- Hayır — Paschen çizgileri hâlâ görülebiliyor.
- Paschen çizgileri aslında X-ışını aralığında daha yüksek enerjidir.
2 · Kurulum
- Paschen-beta ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Bu ön ayarın varsayılan geçişi n = 5 → n = 3'tür (Paschen-beta).
- Yayılan dalga boyu okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için başlangıç enerji seviyesini n_initial olarak ayarlayın (n_final = 3'e düşürerek) ve yayılan dalga boyunu kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Başlangıç seviyesi n_i | Yayılan dalga boyu λ (nm) |
|---|---|
| 4 | |
| 5 | |
| 6 |
Üç deneyiniz için yayılan dalga boyu λ'yı (y ekseni) başlangıç seviyesi n_i'ye (x ekseni) göre çizin.
4 · Analiz et
- Bir deneme için, n_f = 3 kullanarak 1 /λ = R(1/n_f² – 1 /n_i²)'yi hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın. Üç dalga boyunun da 1000 nm — kızılötesinin üzerine çıktığını doğrulayın.
- Bu dalga boylarının boyutunu balmer-alpha ve lyman-alpha deneyleriyle karşılaştırın. Genel modeli açıklayın: daha yüksek n_f'de biten seriler (zemin referans seviyesine göre daha küçük bir enerji aralığı) daha uzun dalga boylu, daha düşük enerjili fotonlar üretir.
5 · Uzat
- Hidrojenin enerji seviyeleri n arttıkça birbirine yaklaşır (E_n ∝ −1/n²), yani yüksek seviyeler arasındaki geçişler, düşük seviyeleri içeren geçişlere göre daha az enerji açığa çıkarır. Yüksek n'deki seviyelerin bu kadar kalabalık olmasının neden Paschen serisinin (n_f = 3 ) ilk başta beklediğinizden daha geniş bir enerji aralığını kapsadığını açıkladığını açıklayın.
- Kızılötesi astronomi, görünür ışığın engellendiği uzayın tozlu bölgelerindeki hidrojeni incelemek için tam olarak bu Paschen (ve daha da uzun dalga boylu Brackett, Pfund) serisi çizgilerini kullanır. Kızılötesi ışık neden kozmik toza görünür ışıktan daha iyi nüfuz edebilir?
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Paschen Serisi (Kızılötesi Geçişler)
n_f = 3'te biten geçişler, Balmer (n_f = 2) veya Lyman (n_f = 1) serilerinden daha küçük enerji boşlukları içerir, çünkü daha yüksek n seviyeleri daha yakın aralıklarla yerleştirilmiştir; daha uzun dalga boylu, kızılötesi fotonlar üretir.