1.26 Alguns lêiseres funcionam pela excitação de átomos de um elemento e colisão posterior entre os átomos excitados e átomos de outro elemento com transferência de energia. A transferência é mais eficiente quando a separação dos níveis de energia é a mesma nas duas espécies. Dada a informação do Exercício 1.25, existe alguma transição do He^* (incluindo transições de seus estados excitados) que poderia ser excitada pela colisão com um átomo de hidrogênio de configuração 2 s^1 ?

Passo 1

O enunciado fala de excitação por colisão: um átomo de hidrogênio no estado 2s transfere energia ao colidir com um átomo de hélio já excitado (He ^*), e o processo é eficiente se a diferença de energia do átomo doador corresponder à diferença de energia de uma transição no átomo receptor. Vamos ver se a transição de He ^* pode “casar” com a transição 2sto1s do hidrogênio.

Passo 2

A energia liberada pelo hidrogênio ao descer de 2s para 1s é
De<a EH = E(2s)-E(1s) = 10,2 eV
Essa é a energia disponível para excitar o He ^*.

Passo 3

Do Exercício 1.25, os níveis de energia do hélio atômico abaixo do contínuo (referidos ao estado fundamental 1^1S) são:
E(1^1S) = 0 eV
E(2^3S) = 19,820 eV
E(2^1S) = 20,615 eV
E(2^3P) = 20,964 eV
E(2^1P) = 21,218 eV

Passo 4

Vamos comparar De<a EH=10,2 eV com as diferenças de energia entre níveis de He:
a) Transições a partir do fundamental:
E(1^1Sto2^3S)=19,820 eV, E(1^1Sto2^1S)=20,615 eV, E(1^1Sto2^3P)=20,964 eV, E(1^1Sto2^1P)=21,218 eV
Todas muito maiores que 10,2 eV.
b) Transições entre estados excitados:
E(2^3Sto2^1S)=0,795 eV, E(2^3Sto2^3P)=1,144 eV, E(2^3Sto2^1P)=1,398 eV,
E(2^1Sto2^3P)=0,349 eV, E(2^1Sto2^1P)=0,603 eV
Todas muito menores que 10,2 eV.
Não há nenhuma diferença de níveis em He igual a 10,2 eV.

Resposta

Não existe nenhuma transição de He ^* que coincida com os 10,2 eV liberados pelo hidrogênio 2sto1s.

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