آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
تراز انرژی هیدروژن و خط‌های طیفی
چرا اتم هیدروژن فقط بعضی طول موج‌ها رو تابش می‌کنه؟ تراز شروع و پایان رو عوض کن و ببین اختلاف انرژی چطور طول موج فوتون رو تعیین می‌کنه.
آزمایش رو شروع کنبرای دیدن تابش، تراز شروع رو بالاتر از تراز پایان بگذار. از حالت سه به دو شروع کن، اجرا رو بزن و انرژی و طول موج رو یادداشت کن.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
یک خط قرمز از گذار سه به دو
تراز شروع رو روی سه و تراز پایان رو روی دو بذار و اجرا کن. عدد طول موج رو کنار اختلاف انرژی یادداشت کن.
حدست چیه؟ اگر الکترون به تراز دو برگرده، انرژی فوتونش بیشتر به نور مرئی نزدیکه یا فرابنفش؟
توضیح نتیجه رو ببین
مدل حدود ۱٫۸۹ الکترون‌ولت انرژی و ۶۵۶٫۹ نانومتر طول موج می‌ده؛ این گذار در بخش قرمز طیف مرئیه. فلش شکل فقط مسیر گذار رو نشون می‌ده و خودش رنگ فوتون رو شبیه‌سازی نمی‌کنه.
شروع از تراز بالاتر
تراز پایان رو روی دو نگه دار. تراز شروع رو از سه به چهار تغییر بده و دو نتیجه رو با هم مقایسه کن.
حدست چیه؟ با شروع از تراز چهار، فاصلهٔ انرژی بیشتر می‌شه؛ طول موج چه تغییری می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
انرژی از حدود ۱٫۸۹ به ۲٫۵۵ الکترون‌ولت می‌رسه و طول موج از ۶۵۶٫۹ به ۴۸۶٫۶ نانومتر کم می‌شه. فوتون پرانرژی‌تر طول موج کوتاه‌تری داره.
فرود به تراز یک
تراز شروع رو روی سه نگه دار و تراز پایان رو از دو به یک برسون. طول موج و انرژی دو گذار رو کنار هم بذار.
حدست چیه؟ فرود به تراز یک اختلاف انرژی رو بیشتر می‌کنه یا کمتر؟ طول موج از محدودهٔ مرئی بیرون می‌ره؟
توضیح نتیجه رو ببین
برای گذار سه به یک، مدل حدود ۱۲٫۰۹ الکترون‌ولت و ۱۰۲٫۶ نانومتر به دست می‌آره. این طول موج در فرابنفشه، پس با چشم دیده نمی‌شه؛ رسیدن به تراز پایین‌تر در این مقایسه انرژی بیشتری آزاد می‌کنه.
پشت این حرکت چه خبره؟
فوتون از اختلاف انرژی می‌آد
deltaE = 13.6*(1/n_final^2 - 1/n_initial^2) eV
وقتی الکترون از تراز بالاتر به تراز پایین‌تر می‌آد، اختلاف انرژی اتم به شکل یک فوتون آزاد می‌شه. ترازهای مجاز گسسته‌ان، برای همین همهٔ طول موج‌ها در این گذارها به دست نمی‌آد.
انرژی بیشتر، طول موج کوتاه‌تر
lambda = h*c/deltaE
انرژی فوتون و طول موجش رابطهٔ وارونه دارن. برای همین گذارهایی با اختلاف انرژی بیشتر، طول موج کوتاه‌تری می‌دن؛ یک عدد می‌تونه در بخش مرئی باشه و عدد دیگه در فرابنفش.
فاصلهٔ ترازها یکسان نیست
n_initial > n_final
ترازهای اتم هیدروژن با بالا رفتن عدد تراز به هم نزدیک‌تر می‌شن. شکل کنار آزمایش برای دنبال کردن تراز شروع و پایان ساده شده و فاصلهٔ عمودی خط‌ها مقیاس واقعی انرژی نیست.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا گذار سه به یک فوتونی با طول موج کوتاه‌تر از گذار سه به دو می‌ده؟
چون تراز یک از تراز سه فاصلهٔ انرژی بیشتری داره. وقتی اختلاف انرژی بیشتره، انرژی فوتون بیشتر و طول موجش کوتاه‌تر می‌شه. نتیجه‌های دو حالت رو کنار هم بذار: حدود ۱۲٫۰۹ الکترون‌ولت و ۱۰۲٫۶ نانومتر در گذار سه به یک، در برابر ۱٫۸۹ الکترون‌ولت و ۶۵۶٫۹ نانومتر در گذار سه به دو.
سؤال‌های رایج
چرا طیف هیدروژن خط‌های جدا از هم داره؟
الکترون در اتم هیدروژن هر انرژی دلخواهی نداره و فقط در ترازهای مشخص قرار می‌گیره. هر گذار بین دو تراز، اختلاف انرژی معینی داره و فوتون با طول موج مشخصی می‌سازه؛ برای همین خط‌های جدا می‌بینیم.
وقتی اختلاف انرژی بیشتر می‌شه، طول موج چه تغییری می‌کنه؟
کم می‌شه. انرژی فوتون با طول موج رابطهٔ وارونه داره؛ در نتیجه فوتون پرانرژی‌تر طول موج کوتاه‌تری داره.
چرا رفتن به تراز یک طول موج فرابنفش می‌ده؟
در گذارهایی که پایانشون تراز یکه، اختلاف انرژی می‌تونه زیاد باشه. در حالت سه به یک، این مدل حدود ۱۰۲٫۶ نانومتر می‌ده که در محدودهٔ فرابنفشه و با چشم دیده نمی‌شه.
اگر الکترون از تراز دو به سه بره، این شبیه‌سازی جذب رو نشون می‌ده؟
نه؛ این صفحه فقط انرژی و طول موجِ انتشار در گذار رو به پایین حساب می‌کنه. بالا رفتن الکترون یعنی باید انرژی جذب کنه، اما این مدل برای اون حالت نتیجهٔ جذب نمی‌سازه.
می‌تونم رنگ فلش شکل رو رنگ واقعی فوتون بدونم؟
نه، شکل فقط کمک می‌کنه مسیر گذار رو ببینی. فاصلهٔ ترازها هم برای نمایش ساده شده و رنگ فلش از روی طول موج محاسبه نمی‌شه؛ برای مرئی یا فرابنفش بودن، عدد طول موج رو بخون.