Серія Лаймана: ультрафіолетові лінії водню

1 · Прогноз

Електрони, що падають аж до основного стану (n = 1), випромінюють серію Лаймана. Порівняно з серією Бальмера (падіння до n = 2), ви очікували б більш чи менш енергійні фотони Лаймана?

• Менше енергії, ніж переходи Бальмера.
• Більше енергії (коротша довжина хвилі) — падіння до основного стану вивільняє більший енергетичний розрив, ніж падіння до n = 2.
• Та сама енергія, що еквівалентні переходи Бальмера.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет lyman-alpha та натисніть «Скинути». Типовий перехід цього пресета n = 2 → n = 1 (Лайман-альфа).
2. Увімкніть показ випроміненої довжини хвилі.
3. Задайте початковий енергетичний рівень n_initial для кожного заміру (падіння до n_final = 1) та запишіть випромінену довжину хвилі.

3 · Збір даних

Побудуйте випромінену довжину хвилі λ (вісь y) проти стартового рівня n_i (вісь x) для трьох замірів.

4 · Аналіз

1. Для одного заміру обчисліть 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) з n_f = 1. Порівняйте з таблицею. Підтвердьте, що всі три довжини хвиль нижче 122 nm — глибокий ультрафіолет, невидимий оку.
2. Порівняйте ваші довжини хвиль Лаймана з довжинами хвиль видимого світла експерименту balmer-alpha. Поясніть, чому падіння до n = 1 (набагато більший енергетичний розрив, ніж падіння до n = 2) завжди дає вищу енергію, коротшохвильові фотони.

5 · Поглиблення

1. Ультрафіолетове світло серії Лаймана майже повністю поглинається атмосферою Землі, не встигаючи досягти поверхні. Поясніть, чому для спостереження лайман-альфа випромінювання водню з далеких астрономічних об’єктів потрібні космічні телескопи (а не наземні).
2. При n_i → ∞, 1/λ наближається точно до R (межа серії), що відповідає електрону, який ледь утікає з атома (іонізація), а не конкретному переходу. Використовуючи формулу, поясніть, чому межа серії представляє енергію іонізації з основного стану.

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту

138 безкоштовних друкованих робочих аркушів з фізики