Em um determinado experimento, inicialmente, tem-se o núcleo de um átomo livre em estado fundamental. Por meio de uma fonte de energia, uma radiação eletromagnética é emitida em direção ao átomo, fazendo com que o seu núcleo transite para o seu primeiro estado excitado por meio da absorção de uma energia de intensidade
. Em seguida, o referido núcleo emite uma radiação de intensidade
e retorna ao seu estado fundamental. Ocorre que uma medida da radiação emitida revela que
Explique o motivo pelo qual
, fundamentando sua resposta com os princípios físicos pertinentes.
Passo 1
Vamos lá! A gente tem um núcleo de átomo que começa no estado fundamental. Ele absorve uma energia
da radiação eletromagnética e passa para um estado excitado. Depois, ele emite uma energia
e volta ao estado inicial. O problema pergunta por que
é menor que
. Para resolver isso, vamos usar os conceitos de conservação de energia e transições de energia nos núcleos atômicos.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender que quando o núcleo absorve energia
, essa energia é usada para elevar o núcleo de um estado de energia mais baixo para um estado de energia mais alto. Isso é como empurrar uma bola para cima em um morro — você gasta energia para aumentar sua altura.
Passo 3
Agora, quando o núcleo retorna ao estado fundamental, ele libera energia na forma de radiação eletromagnética, que é
. Segundo a Lei da Conservação da Energia, a energia que entra deve ser igual à energia que sai, a menos que haja algum outro gasto de energia no meio.
Passo 4
Mas aqui a gente vê que
, ou seja, a energia emitida é menor do que a energia absorvida. Então, onde foi parar essa diferença
?
Passo 5
A diferença de energia pode ser explicada pelo fato de que nem toda a energia absorvida é convertida em radiação. Parte dessa energia é usada para mover o núcleo ou para interações internas dentro do átomo que não resultam diretamente na emissão de radiação. Isso é semelhante a gastar um pouco de energia para segurar a bola enquanto a sobe, além de apenas empurrá-la.
Passo 6
Portanto, a energia que não é emitida como radiação foi convertida em outras formas de energia, como movimento do núcleo ou calor interno, garantindo que a energia total seja conservada no processo.
Resposta
A energia emitida
é menor que a energia absorvida
porque parte da energia absorvida é usada para outros processos internos, como o movimento do núcleo, garantindo a conservação da energia no sistema.