Série de Balmer

Os corpos são fontes de radiação eletromagnética. Em geral, existem dois tipos de radiação, que diferem por métodos das suas excitações:

·         Radiação térmica ‐ Resultante do aquecimento dos corpos;

·         E radiações luminescentes de diversos tipos;

A radiação térmica aparece devido a energia cinética do movimento térmico das moléculas, e a luminescente por causa de descarga elétrica, reações químicas, absorção da luz, etc.

Estudos mostraram que os espectros da radiação dos corpos são espectros de bandas e os espectros de radiação dos átomos são espectros lineares (Com riscos). Por exemplo, a análise do espectro de hidrogênio mostrou que os riscos formam alguns grupos/séries espectrais.

O professor suíço Johann Balmer (1885) obteve uma equação que determina a dependência do comprimento de onda de cada um desses riscos na região do visível (hoje conhecidas como série de Balmer) em termos de um número inteiro n.

Existem quatro linhas espectrais conhecidas pela série de Balmer: 

Linhas espectrais da Série de Balmer.

A característica da série de Balmer é que são linhas que estão contidas no espectro visível.

Posteriormente, Lyman, Paschen, Brackett e Pfund obtiveram equações semelhantes para linhas de emissão em regiões fora do visível.

A equação de Balmer foi reescrita por Rydberg (1890) em termos do número de onda , generalizando-se para toda a região espectral.

Depois Rydberg e Ritz puderam combinar as diferentes equações que foram encontradas para as linhas espectrais em uma única, que foi chamada a equação de Rydberg-Ritz:

Onde n1 para a série de Balmer é 2 e n2 são números inteiros, com n1 > n2, RH é a constante de Rydberg 10 973 731,6 m^-1

A fórmula de Rydberg-Ritz permite calcular os comprimentos de onda de todas as linhas do espectro do hidrogênio e de metais alcalinos como o lítio e o sódio.

Onde l é o comprimento de onda da luz emitida no vácuo; R é a constante de Rydberg para esse elemento; Z é o número atômico; n₁ e n₂ são inteiros tais que n₁<n₂.

Aparato experimental:

·         O experimento é composto por um espectrômetro ótico, uma rede de difração, um colimador e fenda e uma lâmpada de sódio e neônio.

1.- Observe O espectro da luz do tubo espectral difratado através da rede de difração. A cor de uma linha espectral será projetada sobre a escala (régua). Observe que para uma dada ordem de difração (m=1, por exemplo), o mesmo conjunto de linhas aparecerá tanto na esquerda como na direita.

2.- Meça a distancia D entre a rede difração e a régua; e a distância 2y entre duas linhas da mesma cor sob a régua. Anote seus resultados e complete a Tabela 1. Repita este procedimento para todas as linhas visíveis do espectro do átomo de Sódio.

3.- Com os resultados da Tabela 1 faça um gráfico senθ vs λ e determine o valor do parâmetro d, característico da rede de difração. Esta constante está relacionada com a distância entre as linhas da rede.

4.- compare seu resultado com o valor nominal da rede que esta usando (d=1,666 µm para redes de difração de 600 linhas/mm e d=1,754 µm para redes difração de 570 linhas/mm). Discuta a diferencia entre estes valores. 

 Repita o mesmo procedimento para a lâmpada de neônio:

1.- Substituía a lâmpada de Sódio pela lâmpada de neônio. Os comprimentos de onda do espectro de emissão do átomo do neônio devem ser determinados utilizando o mesmo procedimento anterior.

2.- Meça e anote a distância 2y para todas as linhas observadas através da rede de difração. Anote seus resultados na tabela 2. Determine o comprimento de onda λ das linhas de emissão do átomo de Neônio e complete a tabela 2.

3.- Deste resultado, obtenha o valor médio da constante de Rydberg

4.- Compare o valor teórico da constante de Rydberg com o valor experimental estimado

neste trabalho.

Dados Experimentais:

Gráfico: 

Sendo:
Tg θ=	6,12E-04	+/-	7,93E-06
VNOMINAL (linha/mm) =		600
VEXERIMENTAL (linha/mm) =		611,664
Logo, a discrepância percentual D(%), será:
D(%)=	1,944%

Discussão:

Os resultados para o experimento para a lâmpada de hidrogênio ficou próximo do esperado, o valor constante da rede está na casa de 600 linhas/mm e a diferença para este valor e o obtido é aproximadamente 2%. Este fato pode ter ocorrido devido à imprecisão de marcar exatamente o meio da linha espectral com a luneta ou a largura do feixe que saia da lâmpada de hidrogênio na estava fina o suficiente para obter uma medida precisa e com isso diminuir a variação do resultado final.

Conclusão:

Com um simples aparato experimental é possível estudar o efeito da espetroscopia para cada elemento e as Séries de Balmer. Com a técnica utilizada, a precisão para um estudo minucioso pode ser considerada de razoável para bom.