A hidrogénatom színképe

[justify]A szimuláció megmutatja, milyen elektronátmenetek vezetnek a H-atom fénykibocsátásához.[/justify][br][justify]Tudjuk, hogy a gerjesztett állapotú atomok alapállapotba visszatérve az energiaszint-csökkenésből származó többletenergiát kisugározzák.[br]Vajon ez a kisugárzott energiamennyiség mérhető, látható, számítható?[/justify]
[justify]Vizsgáld meg a hidrogénatom példáján a gerjesztett állapotban levő hidrogénatom energia-kisugárzását, és a kisugárzott fény mérhető jellemzőit![br][/justify]
Felhasználói leírás
- A bal oldali piros vonalak a héjak energiaszintjeit jelölik, E[sub]1[/sub] jelöli az atommaghoz legközelebb eső héj energiaszintjét, 0 a végtelen távolságban levő elektron energiaszintjét.[br]- A gerjesztési szint az az energiaszint, melyről az elektron kedvezőbb energiaszintre jut, eközben energiát sugároz ki.[br]- A kvantumátmenet jelöli azt, hogy mely héjról (energiaszintről), mely héjra (energiaszintre) kerül az elektron az energia-kisugárzás során (m: kiindulási, gerjesztési szint, n: gerjesztés utáni, kisugárzás utáni szint)[br]- A foton jellemzőit (energia, frekvencia, hullámhossz) az alkalmazás automatikusan számítja.[br]- A foton hullámhosszát egy hosszú számegyenesként megjelenő skála szemlélteti (10[sup]-6[/sup] m nagyságrendben), jelezve a látható fény tartományát.[br]- Az ábrán a [b]p[sup]+[/sup][/b] a hidrogénatom egyetlen protonját jelöli az atommagban, körülötte a körívek a különböző kvantumszámú héjakat jelölik, ahol az elektronok elhelyezkedhetnek. Az atommaghoz legközelebb eső az első héj, a következő a második, és így tovább.[br]A segédanyag használata során a gerjesztés szintjét mindig mi állítjuk be. A gerjesztési szint mezőbe írjuk be a gerjesztett állapot kvantumszámát, vagy egérrel az elektront a megfelelő főkvantumszámú helyre húzzuk. Ez lesz a szimuláció során a kiindulási állapot (amilyen szintre az elektront gerjesztettük).[br]Utána tudjuk beállítani egérrel, hogy mely főkvantumszámú héjra kerüljön vissza az elektron, azaz mekkora legyen a leadott energiamennyiség utáni energiaszint.[br]A leadott (kisugárzott) energiamennyiség frekvenciája meglehetősen széles skálát ölel fel. Érdemes felhívni a tanulók figyelmét arra, hogy a látható fény tartománya ennek csak egy meglehetősen kis részlete![br]A látható fény tartományába eső kisugárzások keresése véletlenszerűnek tűnhet, a tanulóknak mégis mindösszesen 15 esetet kell megvizsgálniuk, erre elég, ha 5-8 percet hagyunk.
1. Feladat
[justify]Hány elektronja van és hány héjon az alapállapotú hidrogénatomnak?[br][/justify]
2. Feladat
[justify]Határozd meg a következőket![br][br]a) Mekkora energiamennyiség szabadul fel, ha a 6. héjról az elektron a 2. héjra kerül vissza gerjesztés után?[br][br]b) Milyen hullámhosszúságú fénykibocsátás történik eközben?[br][br]c) A látható fény mely tartományába esik a kibocsátott fény?[/justify]
3. Feladat
[justify]Keress még hasonlóan a látható fény tartományába eső fénykibocsátás-értékeket! Milyen hullámhosszúságú és milyen színű fényt bocsájt ki ebben az esetben a hidrogénatom?[br][/justify]
4. Feladat
[justify]Vizsgáld meg az energiaszint-csökkenés mértékét![br][br]a) Keresd meg, hogy az egyes héjak között egyetlen gerjesztési szint csökkenés (6-ról 5-re, 5-ről 4-re,… stb.) mekkora energia-felszabadulással jár![br][br]b) Hogyan változnak az adatok a nagyobb gerjesztési szint felől a kisebbek felé? Mi lehet[br]ennek az oka?[br][br]c) Mi lehet az összefüggés a kapott adatok-, és a jobboldalon piros színnel feltüntetett energiaszintek között?[/justify]
Házi feladat
Nézz utána, mit jelentenek az alábbi fogalmak![br][br]a) pályaenergia[br][br]b) ionizációs energia

Information: A hidrogénatom színképe