Espectro Atômico e Série de Balmer
Por: ROBSON_JESUS • 14/4/2019 • Seminário • 1.636 Palavras (7 Páginas) • 247 Visualizações
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Instituto Federal da Bahia - IFBA
Diego Souza Galvão
Mateus Santos Nascimento
Rafael Brandão Lima
Robson Santos de Jesus
EXPERIMENTO 05
Espectro Atômico e Série de Balmer
Salvador-BA
2019
Diego Souza Galvão
Mateus Santos Nascimento
Rafael Brandão Lima
Robson Santos de Jesus
EXPERIMENTO 05
Espectro Atômico e Série de Balmer
Relatório apresentado ao Instituto Federal da Bahia como requisito de avaliação parcial da disciplina FIS214 - Física Geral e Experimental IV, sob orientação do professor Ronaldo Naziazeno, turma P01.
Salvador
2019
SUMÁRIO
1.OBJETIVOS 4
2.INTRODUÇÃO 4
3.FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 5
4.MATERIAIS UTILIZADOS 7
5.PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 8
6. RESULTADOS OBTIDOS 10
6.CONCLUSÃO 15
7.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 16
OBJETIVOS
- Observar o espectro de emissão de diversas lâmpadas de gases;
- Verificar a série de Balmer para o átomo de hidrogênio e determinar a constante de Rydberg.
INTRODUÇÃO
Johann Balmer, em sua análise sobre as linhas do espectro de emissão visível do hidrogênio, em 1885, conseguiu chegar a uma equação de forma empírica que associa um número inteiro a um determinado comprimento de onda observado o espectro de emissão. Essa equação pode ser vista abaixo:
[pic 2]
Este n para a equação de Balmer varia em números inteiros positivos superiores a 2 (3,4…) e o λ é o comprimento de onda limite da série quando n tende a infinito.
Posteriormente foi também observado que essa equação serviria para o espectro não visível, bastando apenas trocar o termo 2² por outro termo ao quadrado. Com isso, Lyman, em 1906, descreveu a equação para região ultravioleta, substituindo o termo 2² por 1² e com os n com números superiores a 2.
[pic 3]
Uma forma mais geral dessas equações podem ser expressa da seguinte forma:
Em que, R = 1,097x10^-7
m = 1, 2, 3, ...,
n = m + 1, m + 2, m + 3
Niels Bohr, por sua vez, em 193l, propôs um modelo atômico capaz de explicar o espectro de emissão discreto de átomos monoatômicos. O físico sugere que as energias de cada estado do átomo estariam quantizadas, assim como os raios das órbitas. Esses átomos emitem radiação apenas quando o elétron transita de um nível de maior energia para um nível de menor energia. Nessa configuração o elétron emitiria radiação na forma de fóton, com uma frequência definida por:
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Sendo, h = 6,63x10^-34 J.s. Assim para cada “salto” de níveis de energia, corresponde a uma frequência bem definida.
As energias de cada uma destas órbitas é dada por:
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A frequência emitida na transição entre dois níveis é dada por:
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Em função de λ:
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Na qual, calculando-se as constantes das equações acima, obtém-se:
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O modelo de Bohr é bastante completo para modelos monoatômicos, entretanto, falha em espectros mais complexos. Na tabela abaixo pode ser visto às raias dos espectros visíveis da série de Balmer, m = 2)
Tabela 1. Linhas de Emissão no visível do hidrogênio
[pic 9]
MATERIAIS UTILIZADOS
- Lâmpadas espectrais (Hidrogênio e Hélio);
- Fonte para lâmpadas espectrais;
- Redes de Difração de 600 fendas/mm;
- Fenda ajustável;
- Suporte para rede de difração;
- 2 réguas de madeira de 1m;
- Haste + prendedor para régua + base para hast;
- Marcadores de posição para régua;
- Lâmpada de filamento + fonte.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Neste experimento foi utilizado uma lâmpada de hidrogênio para determinar a constante de Rydberg. O esquemático do circuito montado pode ser visto na figura abaixo.
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Figura 1. Esquemático para determinação do comprimento de onda de uma lâmpada espectral.
Ou seja, será observado o processo físico da difração da luz ao passar pela rede, em que o observador terá a sensação dessa radiação difratada percorre uma trajetória retilínea devido à presença da régua (Distância Ym em relação à régua).
Pela representação do esquemático da figura 1, pode se dizer que o seno do ângulo de de incidência da refração pode ser expressa da seguinte forma:
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Pelos conteúdos adquiridos de difração, sabemos que a distância (d) da fenda pode ser obtida por: d.sen0 = mλ.
No espectro do hidrogênio, há quatro faixas emitidas que estão no espectro da luz visível, no entanto, o mesmo emite outras que não são visíveis aos olhos. Pode-se entender melhor o espectro do hidrogênio visualizando a figura abaixo:
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