Descreva o experimento de espectroscopia que validou o modelo de Bohr.
Passo 1
O enunciado pede para descrever o experimento de espectroscopia que comprovou o modelo de Bohr do átomo de hidrogênio. O conteúdo envolve física atômica: níveis de energia quantizados, emissão de fótons e comparação entre valores teóricos e observados de comprimentos de onda.
Passo 2
Segundo o modelo de Bohr, o elétron no átomo de hidrogênio só pode ocupar órbitas com energia
e a emissão de um fóton ocorre quando o elétron faz a transição de um nível
para um nível
. O comprimento de onda desse fóton é dado pela fórmula de Rydberg:
onde
.
Passo 3
No experimento, um tubo de descarga com gás hidrogênio é excitado eletricamente de modo a promover elétrons a níveis superiores. A luz emitida é direcionada a um espectroscópio equipado com uma grade de difração de alta resolução. Ao observar o espectro, aparecem linhas discretas (séries de Balmer no visível, Lyman no ultravioleta etc.), cada uma correspondendo a uma transição
.
Passo 4
Para cada linha observada mede-se o comprimento de onda
. Em seguida calcula-se o valor teórico
usando
O experimento mostra que
coincide com
dentro da precisão instrumental, confirmando quantitativamente o modelo de Bohr.
Resposta
O experimento consistiu em excitar átomos de hidrogênio, registrar o espectro de emissão com uma grade de difração e comparar os comprimentos de onda medidos das séries de linhas (Balmer, Lyman etc.) com os valores previstos pela fórmula de Rydberg derivada do modelo de Bohr. A excelente concordância entre
e
validou o modelo de Bohr.