Explique a origem de linhas no espectro de uma lâmpada de um gás puro.
Passo 1
Beleza, o enunciado quer que a gente “explique a origem de linhas no espectro de uma lâmpada de um gás puro”. Isso cai em espectroscopia atômica – ou seja, vamos precisar entender níveis de energia eletrônica, como um átomo absorve e emite luz, e a relação entre energia e comprimento de onda. Tudo o que a gente usar aqui (modelo de Bohr, quantização, fórmula de photon) vou explicar do zero.
Passo 2
Quando você liga a lâmpada com gás puro (tipo só hidrogênio, só neônio etc.), passa uma corrente elétrica lá dentro. Essa corrente bate nos átomos e “chacoalha” os elétrons, empurrando eles para estados de energia mais altos (estados excitados). A ideia central da mecânica quântica é que esses estados só podem ter energias bem específicas – os famosos níveis de energia, nada de valor contínuo.
Passo 3
Então, sempre que um elétron cai de um nível mais alto (digamos
) para um nível mais baixo (
), ele libera a diferença de energia em forma de fóton. A energia desse fóton é
e ela se relaciona com o comprimento de onda
da luz emitida por
ou seja
onde
-
é a constante de Planck, -
é a velocidade da luz.
Passo 4
Como cada par de níveis
tem uma diferença de energia única, cada transição dá um comprimento de onda bem definido. Lá no espectrômetro você vê só aquelas cores bem específicas (linhas) – não um arco-íris contínuo. Cada linha corresponde a uma queda de elétron de um nível
para outro
.
Resposta
As linhas de emissão aparecem porque os elétrons nos átomos do gás só podem existir em níveis de energia discretos. Quando eles passam de um nível mais alto para um mais baixo, emitem fótons de energia
, o que gera cada linha em um comprimento de onda
.