近代物理
巴爾末 α (Hα) 線
設定 n_i→n_f — 發射線顏色與裡德伯公式給出的 λ 一致。
巴爾末 α (Hα) 線——互動式近代物理模擬。設定 n_i→n_f — 發射線顏色與裡德伯公式給出的 λ 一致。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
巴爾末系
設置 n_i→n_f — 發射線顏色與裏德伯公式給出的 λ 一致。
氫躍遷到 n = 2 發出可見的巴耳末系譜線，波長由芮得柏公式 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²) 給出。656 nm 的 Hα 是最亮的紅線——天文學用它辨識氫並測量紅移。
- 巴爾末序列 1/λ = R(1/2²−1/n²)
- Hα 紅線
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
氫原子中的電子從較高能階下降到 n = 2 能階，發射光子（巴爾默系列 — 人眼唯一可見的氫譜線）。發射的波長是否取決於電子從哪個能階開始？
預測權重
- 是——不同的起始能階會給出不同的、離散分布的波長（即巴耳末線系Hα、Hβ、Hγ……）。
- 不，n = 2 之前的每個躍遷都會發出相同的波長。
- 波長可以是連續範圍內的任何值，而不是離散值。
可變角色
您設定的內容：
- 起始等級 n_i
您測量的內容：
- 發射波長λ (nm)
調查如何進行
- 打開「巴耳末α線（balmer-alpha）」預設並按重設。此預設的預設躍遷為n = 3 → n = 2（Hα，紅色巴耳末譜線）。
- 啟用發射波長讀數。
- 設定每次試驗的起始能階 n_initial（降至 n_final = 2）並記錄發射波長。
控制方程
里德伯公式（玻爾模型） — λ = hc/ΔE
當氫電子從 n_i 級下降到 n_f 級時發出的光的波長遵循 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²)，其中 R 是里德伯常數 - 玻爾模型量子化能階的直接結果。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於其中一次試驗，使用芮得柏常數R = 1.097×10⁷ m⁻¹及n_f = 2，計算1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²)。將結果與表格比較。
- 解釋為什麼隨著 n_i 的增加，波長變得更短（能量更高），但連續線（Hα、Hβ、Hγ）之間的間距縮小——它們向級數極限收斂，而不是無限地散開。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 巴爾默系列是唯一位於可見光譜（大約 400–700 nm）內的氫系列，這就是為什麼它是歷史上第一個發現的系列，由約翰·巴爾默 (Johann Balmer) 於 1885 年在基礎原子理論存在之前發現。解釋為什麼萊曼級數（下降到 n = 1）和帕邢級數（下降到 n = 3）落在可見光之外。
- 天文學家透過檢測星光光譜中這些精確的巴爾默波長來識別遙遠恆星中的氫。解釋為什麼在恆星光譜中發現偏移（不精確）的巴爾默-α 波長告訴天文學家恆星正在相對於地球移動（多普勒效應）。
- 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
- 歡迎學習巴爾末 α 線
- 選擇原子
- 按播放
- 可見氫譜線
- 打開學習側欄面板
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。