Vật lý hiện đại

Vạch Balmer α (Hα)

Đặt n_i→n_f — màu vạch phát xạ khớp với λ tính từ công thức Rydberg.

Vạch Balmer α (Hα) — mô phỏng Vật lý hiện đại tương tác. Đặt n_i→n_f — màu vạch phát xạ khớp với λ tính từ công thức Rydberg. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Chuỗi Balmer

Đặt n_i→n_f — màu vạch phát xạ khớp với λ từ công thức Rydberg.

Chuyển tiếp về n = 2 của hydro phát ra các vạch Balmer khả kiến với bước sóng theo công thức Rydberg 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα tại 656 nm là vạch đỏ sáng nhất — dùng trong thiên văn học để xác định hydro và đo dịch chuyển đỏ.

• 1/λ = R(1/2²−1/n²)
• Vạch đỏ Hα

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Một electron trong nguyên tử hydro rơi từ mức năng lượng cao hơn xuống mức n = 2, phát ra một photon (dãy Balmer - vạch hydro duy nhất mà mắt người có thể nhìn thấy được). Bước sóng phát ra có phụ thuộc vào mức độ bắt đầu của electron không?

Dự đoán cân nặng

• Có - các mức bắt đầu khác nhau sẽ tạo ra các bước sóng khác nhau, có khoảng cách riêng biệt (các vạch Balmer Hα, Hβ, Hγ...).
• Không - mọi chuyển đổi xuống n = 2 đều phát ra cùng một bước sóng.
• Bước sóng có thể là bất cứ thứ gì trong một phạm vi liên tục, không phải các giá trị rời rạc.

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

• Mức năng lượng ban đầu n_i

Những gì bạn đo lường:

• Bước sóng phát ra λ (nm)

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

1. Bước chuyển mặc định của cài đặt sẵn này là n = 3 → n = 2 (Hα, vạch Balmer màu đỏ).
2. Kích hoạt tính năng đọc bước sóng phát ra.
3. Đặt mức năng lượng ban đầu n_initial cho mỗi lần thử (giảm xuống n_final = 2) và ghi lại bước sóng phát ra.

phương trình điều khiển

Mối quan hệ bước sóng–năng lượng của photon — λ = hc/ΔE

Khi bước chuyển giữa các mức năng lượng của mô hình Bohr (từ n_i xuống n_f) cho năng lượng ΔE của photon phát ra, bước sóng của nó suy ra trực tiếp từ λ = hc/ΔE — cùng mối quan hệ liên kết năng lượng của bất kỳ photon nào với bước sóng của nó. Khoảng cách giữa các mức nói riêng, và do đó ΔE, do công thức Rydberg 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) quyết định.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

• Đối với một lần thử, hãy tính 1 /λ = R(1/n_f² − 1 /n_i²) bằng cách sử dụng hằng số Rydberg R = 1.09678×10⁷ m⁻¹ và n_f = 2 . So sánh với bảng.
• Giải thích tại sao các bước sóng trở nên ngắn hơn (năng lượng cao hơn) khi n_i tăng, nhưng khoảng cách giữa các vạch liên tiếp (Hα, Hβ, Hγ) lại co lại - chúng hội tụ về một giới hạn chuỗi thay vì trải ra vô thời hạn.

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Giải thích tại sao dãy Lyman (chuyển về n = 1) và dãy Paschen (chuyển về n = 3) nằm ngoài ánh sáng khả kiến.
• Các nhà thiên văn học xác định hydro trong các ngôi sao ở xa bằng cách phát hiện các bước sóng Balmer chính xác này trong quang phổ ánh sáng của sao. Giải thích tại sao việc tìm thấy bước sóng Balmer-alpha bị dịch chuyển (không chính xác) trong quang phổ của một ngôi sao cho các nhà thiên văn biết rằng ngôi sao đang chuyển động so với Trái đất (hiệu ứng Doppler).

• 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

1. Chào mừng đến Balmer α
2. Chọn nguyên tử
3. Nhấn Phát
4. Các vạch hydro khả kiến
5. Mở bảng Thuộc tính
6. Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Mô Hình Bohr & Quang Phổ Hiđrô