Сучасна фізика
Лінія Пашена β
Інфрачервона серія Пашена — випромінювання з довшою довжиною хвилі.
Лінія Пашена β — інтерактивне моделювання: Сучасна фізика. Інфрачервона серія Пашена — випромінювання з довшою довжиною хвилі. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.
Серія Пашена
Інфрачервона серія Пашена — випромінювання з довшою довжиною хвилі.
Серія Пашена (переходи до n = 3) лежить в інфрачервоному діапазоні, ілюструючи, як головне квантове число задає енергію фотона впродовж декад довжин хвиль. Інфрачервоні лінії з'являються в холодному водневому газі та деяких лазерних переходах.
- Інфрачервоний перехід
- n → 3
Короткий опис дослідження
Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію
Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.
Рушійне запитання
Електрони, що падають до n = 3 (серія Пашена), вивільняють менші енергетичні розриви, ніж серії Бальмера чи Лаймана. Чи означає це, що фотони Пашена потрапляють в інфрачервоне, поза межі видимого?
Прогнози для зважування
- Так — менші розриви енергії означають довші довжини хвиль, виштовхуючи лінії Пашена в інфрачервоне.
- Ні — лінії Пашена все ще видимі.
- Лінії Пашена насправді вищої енергії, у рентгенівському діапазоні.
Ролі змінних
Що ви задаєте:
- Стартовий рівень n_i
Що ви вимірюєте:
- Випромінена довжина хвилі λ (nm)
Як проходить дослідження
- Відкрийте пресет paschen-beta та натисніть «Скинути». Типовий перехід цього пресета n = 5 → n = 3 (Пашен-бета).
- Увімкніть показ випроміненої довжини хвилі.
- Задайте початковий енергетичний рівень n_initial для кожного заміру (падіння до n_final = 3) та запишіть випромінену довжину хвилі.
Керівне рівняння
Серія Пашена (інфрачервоні переходи) — λ = hc/ΔE
Переходи, що закінчуються на n_f = 3, мають менші енергетичні розриви, ніж серії Бальмера (n_f = 2) чи Лаймана (n_f = 1), бо рівні з високим n щільніші — даючи довшохвильові, інфрачервоні фотони.
Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити
- Для одного заміру обчисліть 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) з n_f = 3. Порівняйте з таблицею. Підтвердьте, що всі три довжини хвиль понад 1000 nm — інфрачервоні.
- Порівняйте розмір цих довжин хвиль з експериментами balmer-alpha та lyman-alpha. Поясніть загальний патерн: серії, що закінчуються на вищому n_f (менший енергетичний розрив до основного орієнтирного рівня), дають довшохвильові, менш енергійні фотони.
Де це трапляється за межами лабораторії
- Енергетичні рівні водню зближаються зі зростанням n (E_n ∝ −1/n²), тож переходи між високими рівнями вивільняють менше енергії, ніж переходи з участю низьких рівнів. Поясніть, чому це згущення рівнів при високому n пояснює, що серія Пашена (n_f = 3) охоплює ширший діапазон енергій, ніж ви могли б спершу очікувати.
- Інфрачервона астрономія використовує саме ці лінії Пашена (і навіть довшохвильові Брекетта, Пфунда) для вивчення водню в запилених областях космосу, де видиме світло заблоковане. Чому інфрачервоне світло може проникати крізь космічний пил краще за видиме?
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.1 Structure of the atom
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Вітаємо в Пашен-бета
- Виберіть атом
- Натисніть «Запустити»
- Інфрачервоний перехід
- Відкрийте панель властивостей
- У вас вийшло!
Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.
Відкрити інтерактивну лабораторію →
Завантажити лабораторний аркуш →