ஏன் ஐதரசன் நிறமாலை (Hydrogen Spectrum) முக்கியம்?
ஐதரசன் e⁻ ஒரு குறிப்பிட்ட சக்தி மட்டத்தில் (specific energy level) இருந்து இன்னொன்றுக்கு (another) தாவும் (transition) போது குறிப்பிட்ட ஆற்றலை (specific energy) ஒளியாக (as light) வெளியேற்றுகிறது. இந்த ஒளி நிறங்களின் தொகுப்பு (set of colours) = நிறமாலை (spectrum).
முக்கிய அவதானம் (key observation): நிறமாலையில் தனிப்பட்ட கோடுகள் (discrete lines) மட்டுமே, தொடர்ச்சி (continuum) அல்ல. இது e⁻-இன் சக்தி குவாண்டமாக்கப்பட்டுள்ளது (quantised) என்பதைக் காட்டுகிறது.
5 தொடர்கள் (5 Series)
| தொடர் (Series) | முடியும் இடம் (ends at) | நிறமாலை வரம்பு (region) | ஆற்றல் (energy) |
|---|---|---|---|
| Lyman | n=1 | UV (புற-ஊதா) | அதிக (high) |
| Balmer | n=2 | Visible (கண்ணுக்குத் தெரியும்) | நடுத்தர (medium) |
| Paschen | n=3 | IR (அகச்சிவப்பு) | குறைவு (low) |
| Brackett | n=4 | Far IR | மிக குறைவு |
| Pfund | n=5 | Far IR | மிக குறைவு |
நினைவாற்றல் (Memory)
"Ly-Bal-Pa-Bra-Pf" = 1, 2, 3, 4, 5.
Lyman = UV. Balmer = Visible (the famous coloured lines). All others = IR.
Rydberg Formula
1/λ = R_H (1/n₁² − 1/n₂²) R_H = 1.097 × 10⁷ m⁻¹
- n₁ = கீழ் (lower) மட்டம், எங்கு முடிகிறது (where it ends).
- n₂ = மேல் (upper) மட்டம், எங்கிருந்து தொடங்குகிறது (where it starts).
- n₁ < n₂ எப்போதும். ΔE = E(n₂) − E(n₁) > 0.
வெளியேற்றப்படும் (emitted) ஒளியின் ஆற்றல்: ΔE = hν = hc/λ.
முக்கிய கோடுகள் (Key lines)
- Hα (Balmer-α): n=3 → n=2. λ = 656 nm. சிவப்பு (red).
- Hβ (Balmer-β): n=4 → n=2. λ = 486 nm. சியான்-நீலம் (cyan-blue).
- Lyman-α: n=2 → n=1. λ = 121 nm. UV.
- Lyman limit: n=∞ → n=1. λ = 91.2 nm. = அயனாக்கற் சக்தி (= ionisation energy of H).
உள்ளார்த்த (Absorption) vs வெளியீடு (Emission)
- Absorption: e⁻ கீழிருந்து மேல் (lower → upper). ஒளி உறிஞ்சப்படுகிறது (absorbed).
- Emission: e⁻ மேலிருந்து கீழ் (upper → lower). ஒளி வெளியேற்றப்படுகிறது (emitted). நாம் காண்பது (what we see) = emission spectrum.
தேர்வாளர் வலை (Examiner trap)
- Lyman-ஐ visible என்று நினைப்பது — தவறு (Lyman = UV).
- n₁, n₂-ஐ குழப்புவது — n₁ எப்போதும் கீழ் (smaller).
- Rydberg formula-வில் (1/n₁² − 1/n₂²) எப்போதும் positive (கீழ் முதலில் / lower first).
🎯 MCQ பயிற்சி — 10 கேள்விகள் (questions)
விடையைத் தேர்ந்தெடுங்கள் — பிறகு ஒவ்வொரு (5) விருப்பத்திற்கும் ஏன் சரி / தவறு + ஆழமான விளக்கம் (deep explanation) காண்பிக்கப்படும்.
Q1 / 10
★★★★★
ஐதரசன் நிறமாலையின் பால்மர் தொடரை (Balmer series) உருவாக்கும் தாவல்கள் எங்கே முடிகின்றன (end)?
(1) n=1
Lyman (UV).
(2) n=2
சரி. Balmer = n=2-இல் முடியும். கண்ணுக்குத் தெரியும் (visible).
(3) n=3
Paschen (IR).
(4) n=4
Brackett (far IR).
(5) n=∞
அயனாக்கம் (ionisation) — தொடரல்ல.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): நினைவாற்றல்: Ly-Bal-Pa-Bra = 1, 2, 3, 4.
Q2 / 10
★★★★★
ஐதரசனின் Lyman தொடர் (Lyman series) எந்த நிறமாலை வரம்பில் (spectral region) தோன்றுகிறது?
(1) கண்ணுக்குத் தெரியும் (visible)
அது Balmer.
(2) புற-ஊதா (ultraviolet)
சரி. Lyman = n→1, அதிக சக்தி, UV.
(3) அகச்சிவப்பு (infrared)
Paschen+.
(4) மைக்ரோவேவ்
மிக குறைந்த சக்தி.
(5) X-கதிர் (X-ray)
அதிக சக்தி, ஆனால் atomic transitions அல்ல.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Lyman → UV. Balmer → Visible. Paschen, Brackett → IR.
Q3 / 10
★★★★☆
H அணுவில் n = 3 → n = 2 தாவலின் (transition) ஆற்றல் சமன்பாடு (Rydberg formula) கொண்டு கணக்கிடப்படும். இது எந்த நிறமாலைக் கோட்டை (spectral line) உருவாக்கும்?
(1) Lyman-α
Lyman = n→1 அல்ல n→2.
(2) Lyman-β
Lyman அல்ல.
(3) Balmer-α (Hα, சிவப்பு / red)
சரி. Balmer (n→2) தொடரில் முதல் கோடு (first line) = Hα = 656 nm = சிவப்பு (red).
(4) Balmer-β (Hβ)
Balmer-β = n=4→2.
(5) Paschen-α
Paschen = n→3 அல்ல n→2.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Hα = சிவப்பு (red, 656 nm) — பால்மரின் (Balmer) மிக பிரபல கோடு.
Q4 / 10
★★★★☆
நிறமாலையில் கோடுகள் (spectral lines) தொடர்ச்சியாக (continuous) இல்லாமல் தனிப்பட்டவையாக (discrete) தோன்றுவது எதைக் காட்டுகிறது?
(1) e⁻ எந்த சக்தியையும் கொள்ளும்
தவறு — அப்படியெனில் தொடர்ச்சி வரும்.
(2) e⁻ குறிப்பிட்ட (specific) சக்தி நிலைகளில் மட்டுமே இருக்கும்
சரி. குவாண்டம் (quantum) எண்ணம் — e⁻ சக்தி குவாண்டமாக்கப்பட்டுள்ளது (quantised).
(3) அணு வெற்றிடம் (atom is empty)
Rutherford-ஐ பற்றியது, நிறமாலையை பற்றியதல்ல.
(4) புரோத்தான்கள் சக்தியில் மாற்றம்
புரோத்தான் பற்றியதல்ல.
(5) நியூட்ரான்கள் அலையாக நடக்கும்
நியூட்ரான் தொடர்பில்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): போரின் முக்கிய கருத்து (Bohr's key idea): e⁻ குறிப்பிட்ட சக்தி மட்டங்களில் (specific energy levels) மட்டுமே இருக்க முடியும். தாவல் (transition) குவாண்டமாக நடக்கும்.
Q5 / 10
★★★☆☆
பின்வருவனவற்றில் எது Balmer தொடரின் முதல் கோட்டை (first line) தருகிறது?
(1) n=2 → n=1
Lyman-α.
(2) n=3 → n=2
சரி. Balmer-α (Hα).
(3) n=4 → n=2
Balmer-β.
(4) n=3 → n=1
Lyman-β.
(5) n=4 → n=3
Paschen-α.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): முதல் கோடு (first line): அடுத்த மட்டத்தில் இருந்து (next level up). Balmer-α = n=3→2. Lyman-α = n=2→1.
Q6 / 10
★★★★☆
H அணுவின் (H atom) அயனாக்கற் சக்தியை (ionisation energy) பெறும் நிறமாலைத் தாவல் என்ன?
(1) n=1 → n=2
உள்ளார்த்த தாவல் (absorption to excited).
(2) n=∞ → n=1
அயனாக்கம் அல்ல; emission from infinity.
(3) n=1 → n=∞
சரி. தரை நிலையில் (ground state) இருந்து e⁻-ஐ அணுவிலிருந்து வெளியேற்றுதல் (n=1 → n=∞).
(4) n=1 → n=3
அயனாக்கம் அல்ல.
(5) n=3 → n=∞
அயனாக்கம், ஆனால் தரை நிலையில் இருந்து அல்ல.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): IE(H) = 1312 kJ/mol. Lyman தொடரின் (Lyman series) எல்லை (limit). λ = 91.2 nm.
Q7 / 10
★★★☆☆
Rydberg சூத்திரம் (formula): 1/λ = R_H (1/n₁² − 1/n₂²). Lyman தொடருக்கு (Lyman series) n₁ மதிப்பு என்ன?
(1) 1
சரி. Lyman = n→1, அதனால் n₁=1.
(2) 2
Balmer.
(3) 3
Paschen.
(4) 4
Brackett.
(5) ∞
அயனாக்கம்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): n₁ = கீழ் நிலை (lower level / where transition ends). n₂ = மேல் நிலை (upper).
Q8 / 10
★★★☆☆
பின்வரும் தாவல்களில் (transitions) அதிக ஆற்றல் கோடு (highest energy line) எது?
(1) n=2 → n=1
Lyman-α, அதிகம்தான், ஆனால் ∞→1 இன்னும் அதிகம்.
(2) n=3 → n=2
Balmer-α.
(3) n=4 → n=3
Paschen-α.
(4) n=∞ → n=1
சரி. Lyman தொடரின் எல்லை (Lyman limit), மிக அதிக ஆற்றல்.
(5) n=∞ → n=2
Balmer limit; ∞→1-ஐ விட குறைவு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அதிக ΔE = அதிக நிறப் (highest ν, shortest λ). ∞→1 = அயனாக்கற் ஆற்றல் (ionisation energy).
Q9 / 10
★★★☆☆
அதிக சக்தி நிலையில் இருந்து (from higher energy level) e⁻ குறைந்த சக்தி நிலைக்கு (lower level) தாவும் போது (transition):
(1) ஆற்றலை உறிஞ்சும் (absorbs energy)
உள்ளார்த்த (absorption) = கீழிருந்து மேல்.
(2) ஆற்றலை வெளியேற்றும் — ஒளி (emits energy as light)
சரி. வெளியீடு (emission) — ஒளி அல்லது EM கதிர். ΔE = hν.
(3) நியூட்ரான் உருவாக்கும்
தவறு — atomic transitions e⁻-ஐ பற்றியது.
(4) புரோத்தான் ஆகும்
தவறு.
(5) அணு பிளக்கும் (atom splits)
தவறு (கதிரியக்கம் வேறு).
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ΔE = E_high − E_low = hν = hc/λ. இதிலிருந்துதான் ஒவ்வொரு கோடும் (each spectral line) வருகிறது.
Q10 / 10
★★★★☆
H நிறமாலையில் (H spectrum) தனிப்பட்ட கோடுகள் (discrete lines) இருப்பது மறுக்கும் கொள்கை எது?
(1) Bohr-இன் கோட்பாடு (Bohr's model)
Bohr-தான் இதை விளக்கினார்.
(2) Rutherford-இன் கோட்பாடு (Rutherford's model, அலையற்ற e⁻)
சரி. Rutherford-இல் e⁻ எந்த சக்தியையும் கொண்டிருக்கலாம் (any energy) → தொடர்ச்சி (continuous) நிறமாலை எதிர்பார்ப்பு. ஆனால் discrete lines → quantised.
(3) Dalton-இன் கொள்கை (Dalton's theory)
Dalton அணுவை மட்டும், e⁻ அல்ல.
(4) Aufbau
Aufbau filling-ஐ பற்றியது.
(5) Heisenberg uncertainty
Uncertainty தொடர்பில்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): நிறமாலை தனிப்பட்டது (discrete) = e⁻ சக்தி குவாண்டமாக்கப்பட்டது (quantised). இது Bohr-இன் தொடக்க புள்ளி.
📜 கடந்த 5 ஆண்டுகள் தேர்வுக் கேள்விகள் (last 5 years)
PaperZone.lk + Past Papers Wiki இலிருந்து (from). உறுதிப்படுத்தப்பட்ட = கொடுக்கப்பட்ட Paper PDF-இலிருந்து நேரடியாக. பாங்கு (pattern) = அதே வடிவத்தில் கட்டமைக்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு.
2024 · P1 · (reconstructed)
பாங்கு (pattern)
ஐதரசன் (H) அணுவில் e⁻ ஆனது n=4-இல் இருந்து n=2-க்கு மாறுகிறது (transitions). இது எந்த தொடரை (series) சேர்ந்தது?
- Lyman
- Balmer
- Paschen
- Brackett
- Pfund
விடை: (2) Balmer. n=2-இல் முடியும் (ends at n=2) → Balmer தொடர். குறிப்பாக Hβ (β-line).
📊 தேர்வுச் சுருக்கம்
Paper I + Paper II
~0–1 MCQ 📅 ~50% / years 🎚 easy → medium
சமீபத்திய வருடங்கள்:
2024, 2022, 2021, 2019, 2017
🎯 அதிக மதிப்பெண் தரும் புள்ளிகள்
- 5 தொடர்கள் (5 series) — Ly-Bal-Pa-Bra-Pf → n=1,2,3,4,5
- Lyman = UV, Balmer = visible, others = IR
- Rydberg formula 1/λ = R_H(1/n₁² − 1/n₂²)
- Hα = n=3→2, சிவப்பு (red), 656 nm
- Lyman limit = அயனாக்கற் சக்தி (ionisation energy of H)
⚠ பொதுவான வலைகள் (common traps)
- Lyman-ஐ visible என்று நினைப்பது
- n₁, n₂ வரிசையைக் குழப்புவது
- discrete vs continuous வேறுபாட்டை மறப்பது
💡 ஒரே வரியில்:
Ly=UV, Bal=visible, Pa+=IR. Hα = n=3→2 சிவப்பு. Lyman limit = IE.
🔗 தொடர்புடைய கருத்துகள் — Connected Concepts