Lineas Espectrales

L´ ıneas Espectrales
Marcelo Salgado Bravo.
Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ciencia Departamento de F´ ısica F´ ısica Experimental VI - F´ ısica Moderna
Abstract En el presente experimento se realizaran observaciones a las lineas espectrales emitidas por la excitaci´n del hidrogeno, bas´ndonos en los postulados de Balmer, y posteriormente en la formula de o a Rydberg, que nosindica la longitud de onda de los fotones emitidos cuando un eletr´n cambia de un o orbital dentro del n´cleo del elemento. u

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Introducci´n o
Figura 2: Espectro de luz emitido por el Hidrogeno, las primeras 2 l´ ıneas corresponden a longitudes de onda ultravioleta. La emisi´n de ciertas longitudes de onda definidas o para cada compuesto qu´ ımico, est´ definido por el a modelo at´mico de Bohr,que nos dice que los eleco trones orbitan alrededor del n´cleo de un compuesto u a trav´s de orbitales, los cuales est´n claramente e a definidos, y son solo un numero definido, que los electrones saltan de un nivel electr´nico (orbital) a o otro, sin pasar por estados intermedios, y que debido a esto, se produce un diferencial de energ´ ıa constante dependiente del salto de un orbital a otro, dadopor la energ´ de un electr´n: ıa o ∆ E = hν (1)

En los inicios de la f´ ısica ´ptica, se logro por medio o de una habitaci´n vac´ y un prisma obtener el eso ıa pectro lum´ ınico de la luz solar, pero en dicho espectro se ve´ l´ ıan ıneas faltantes, posteriormente Joseph Fraunhofer, con ayuda de una red de difracci´n, se o dedico a estudiar dichas l´ ıneas faltantes en el espectro, descubriendoque corresponden a los espectros de absorci´n de algunos elementos qu´ o ımicos.

Figura 1: Espectro de luz observado por medio de una red de difracci´n, las l´ o ıneas C, F y f corresponden al espectro de absorci´n del o Hidrogeno.

o De la misma forma que distintos compuestos ab- Debido a que la frecuencia tiene una relaci´n directa e o sorben ciertos haces de luz, con una longitud de con lalongitud de onda, a trav´s de la ecuaci´n: c onda definida, al encontrarse dicho elemento en un ν= (2) λ estado de excitaci´n (o estado de alta energ´ preo ıa), sentan un espectro de emisi´n luminica, en donde Relacionando las ecuaciones (1) y (2), tenemos: o 1 ∆E los mismas longitudes de ondas absorbidas por el = (3) λ hc sistema son emitidos por el compuesto qu´ ımico. Debido a los primerosrazonamientos del Balmer, que indicaba que la longitud de onda emitida por 1

la excitaci´n del Hidrogeno, esta explicado en la o ecuaci´n: o n2 [10−10 m] λ = 3646 2 n −4

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Montaje Experimental

En esta actividad, se hace uso de un tubo con (4) Hidrogeno molecular a bajas presiones, las cuales son sometidas a 5000V, produciendo excitaci´n en o el Hidrogeno, y con ello emitiendo fotonesdebido Donde n son n´meros enteros mayores a 2. Rydu a los saltos de nivel electr´nico de los electrones, o berg, al ver estos resultados, y al estar investigando para un correcto trabajo de este tubo es necesario los espectros lum´ ınicos, fue capaz de llegar a una dejarlo encendido por unos minutos antes de iniciar relaci´n, en donde, en base a los orbitales in´ o ıciales y la experimentaci´n. ofinales a donde saltan los electrones, pudo describir la longitud de onda con una precisi´n abismante, Cuando el sistema se encuentre en un estado eso table, se procede a armar la siguiente estructura: esta relaci´n es: o 1 1 1 = RH ( 2 − 2 ) λvacio nf ni (5)

Donde λvacio es la longitud de onda emitida en el vac´ RH es la constante de Rydberg para el ıo, Hidrogeno, ni es el orbita inicial del electr´ny nf o es el orbital donde salta el electr´n en el modelo o at´mico de Bohr (nota: Rydberg hizo sus trabajos o anteriormente a Bohr, pero, cuando Bohr realizo su modelo at´mico asocio los resultados de Rydberg al o modelo creado, con gran aceptaci´n). o RH es derivable desde la condici´n de Bohr, en o donde se obtiene que para el Hidrogeno, esta es:

Figura 3: Montaje Experimental. 1 Tubo...