Enunciado

O estado fundamental do átomo de hidrogênio é, na verdade um par de estados muito próximos, já que o elétron está sujeito ao campo magnético B do núcleo (próton). Em consequência, existe uma energia potencial associada à orientação no momento magnético

μ → , do elétron em relação a B e podemos dizer que o spin do elétronestá para cima (estado de maior energia) ou para baixo (estado de menor energia) em relação ao campo. Quando o elétron é excitado para o estado de maior energia, pode passar espontaneamente para o

estado de menor energia invertendo a orientação do spin e emitindo um fóton com um comprimento de onda de 21   c m . (Esse processo é muito comum na Via Láctea e a radiação de 21   c m , que pode ser detectada com o auxílio de radiotelescópios, revela a existência

de nuvens de hidrogênio no espaço sideral.) Qual é o módulo B   do campo magnético efetivo experimentado pelo elétron no estado fundamental do átomo de hidrogênio?

Passo 1

Os dados que o problema nos trás são os seguintes:

λ = 21 c m = 0,21 m

μ z = μ B = 9,27 × 10 - 24

B = ?

Passo 2

A frequencia da onda de ressonância está relacionada com a soma dos campos internos e externos da seguinte forma:

h f = 2 μ z ( B i n t + B e x t )

e essa soma nos dá o campo efetivo! Sabemos que a onda viaja na velocidade da luz, e que a frequência está relacionada com o comprimento de onda f = c / λ .

Como queremos saber o campo efetivo e temos todas as outras quantidades, ficou tranquilo agora!

Passo 3

Substituindo os dados do passo 1 na fórmula do passo 2:

h f = 2 μ z ( B i n t + B e x t )

h c λ = 2 μ B B

B = h c 2 μ B λ

B = 6,63 × 10 - 34 . 3 × 10 8 2.9,27 × 10 - 24 . 0,21 = 0,0 51 T

Resposta

0,051 T

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Acreditava-se que, se duas experiências idênticas são realizadas em sistemas idênticos sob as mesmas condições, os resultados devem ser idênticos. Explique como essa afirmação pode ser modificada para