Spektrum atomu vodíku

Při probírání spektra atomu vodíku a jeho energetických hladin už několik let používám vlastnoručně vyrobené pomůcky, které byly inspirovány vystoupením Jany Legerské KDF MFF UK Praha na konferenci pro učitele fyziky před několika lety. Proto jsem pomůcky přinesl i žákům třídy 22M SPŠST Panská, aby si mohli energetické hladiny lépe představit.

Základní ukázka je na prvním stole u tabule, sady pro žáky mají žáci v lavicích. Paralelně se skládáním jednotlivých modelů energetických hladin kreslím jednotlivé přeskoky elektronů mezi příslušnými energetickými hladinami na tabuli.

„Možná bude výzva si uvědomit, proč je energie brána záporně,“ říkám. „Ale věřím, že to zvládneme!“

Postupně vedu žáky k tomu, aby si uvědomili:

  • zlomek s druhou mocninou přirozeného čísla ve jmenovateli s rostoucím číslem klesá;
  • záporný zlomek s druhou mocninou přirozeného čísla ve jmenovateli s rostoucím číslem roste – to odpovídá představě, že na vyšší energetické hladině má elektron vyšší energii;
  • klesá práce, kterou je třeba vykonat pro uvolnění elektronu nacházejícího se na vyšší energetické hladině z atomu vodíku.

    • „Tyto vlastnosti jsou tedy v souladu jak s fyzikální představou, že elektron na vyšší energetické hladině má vyšší energii, tak s představou chemie, že elektron excitovaný na vyšší energetickou hladinu je snáze uvolnitelný pro podílení se na chemických vazbách,“ shrnuji.

    Když se ujistím, že uvedené úvahy jsou žákům jasné, zeptám se: „Co se tedy stane, když přejde elektron z vyšší hladiny na nižší, s energií danou rozdílem energií na uvažovaných hladinách?“

    „Ten rozdíl energií se vyzáří jako světlo,“ odpovědí téměř okamžitě žáci.

    „Přesně tak, vyzáří se jako elektromagnetické záření,“ doplňuji s úsměvem a píšu na tabuli příslušný matematicko-fyzikální vztah vycházející ze zákona zachování energie.

    Věřím, že hravá hodina přispěje k lepšímu pochopení této jinak relativně abstraktní problematiky.

    Poděkování za inspiraci:

    Jana Legerská

    Průběh aktivity je zobrazen na fotografiích.

    Autor fotografií:

    Jaroslav Reichl

    © Jaroslav Reichl, 27. 1. 2026