DETERMINACION DE LAS LONGITUDES DE ONDA Hα, Hβ Y Hγ MEDIANTE LAS SERIES DE BALMER DEL HIDROGENO Paul Guaman Guaman e-mail:
[email protected] e-mail:
[email protected] Universidad Politecnica Salesiana Abstract – I n atomi atomic physi physics, the Balme Bal mer series seri es is the set set of rays rays that result from the issuance of the hydrogen atom when an
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6 Mordazas múltiples Leybold
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Una cinta métrica
electron goes from a level n ≥ 3 to n = 2 (where n is the principal
quantum number referring to the electron energy level .) Trans Transit itio ions ns are sequentia ntially lly called lled Gre Greek let letters: rs: from from n =3 to n = 2 is called H-alpha, 4-2 is H-beta, 5-2 is H-gamma, etc. Resumen - En física atómica, la serie de Balmer es el conjunto de rayas que resultan de la emisión del átomo de hidrógeno cuando un electrón transita desde un nivel n ≥ 3 a n = 2 (donde n representa el
número cuántico principal principal referenteal nive nivel de energía del electrón). electrón). Las L as transicion transiciones es son denominadas secuencial secuencialm mente por letras griegas: desde n =3 a n =2 es llamada H-alpha, 4 a 2 es Hbeta, 5 a 2 es H-gamma, gamma, etc.
III. OBJETIVOS
Observar las líneas espectrales del átomo de hidrógeno con una rejilla de alta resolución. Medir la longitud de onda , y con la serie de Balemr. Determinación de la constante Ridberg .
Í ndices ndices – Series Series de Balmer, emision, Atomo de hidrogeno, electron , numero cuantico, nivel de energia.
I. I NTRODUCCIÓN El presente documento habla sobre las series de Balmer, la serie de Balmer o líneas de Balmer en la física atómica, es la designación de uno de un conjunto de seis series con nombre diferente que describe las emisiones de la línea espectral del átomo de hidrógeno. La serie de Balmer se calcula utilizando la fórmula de Balmer, una ecuación empírica descubierta por Johann Balmer en 1885. El espectro visible de la luz a partir de hidrógeno muestra cuatro longitudes de onda de 410 nm y 434 nm y 486 nm y 656 nm, y, que corresponden a las emisiones de fotones por los electrones en estados excitados de transición a nivel cuántico se describe por el número cuántico principal n es igual a 2, también hay un número de líneas de Balmer ultravioleta con longitudes de onda más cortas que 400 nm. II. MATERIALES Y EQUIPOS
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Lámpara de Balmer Fuente de alimentación para lámparas de Balmer Una copia de una rejilla de Rowland. Soporte con pinzas de resorte
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1 lente, f = + 50 mm 1 lente, f = + 100 mm 1 ranura ajustable
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Una pantalla translúcida Un banco óptico pequeño Base de soporte en forma de V, 28cm
IV. MARCO TEÓRICO
Principios:
En el rango visible, el espectro de emisión del atómico de hidrógeno tiene las líneas , y . Estas líneas pertenecen a una completa serie que se extiende dentro de la gama ultravioleta. En 1885, Balmer indicó la siguiente fórmula empírica para las frecuencias de esta serie:
( ) constante de Rydberg Más tarde, la fórmula de Balmer se explicó en el marco del modelo del átomo de Bohr (ver fig. 1). En el experimento, el espectro de emisión es excitado por medio de una lámpara de Balmer que se llena con vapor de agua. Las moléculas de agua se descomponen por la descarga eléctrica en excitado hidrógeno atómico y un grupo hidroxilo. La longitud de onda , y se determinó con una rejilla de alta resolución. En el de primer orden de la rejilla, la relación entre la longitud de onda y el ángulo de observación es:
Los valores medidos se comparan con las frecuencias calculadas de acuerdo con la fórmula de Balmer (I).
Fig. 1 El modelo del átomo de Bohr del hidrógeno con las transiciones de la serie de Balmer (diagrama esquemático).
Configuración
Observación: Las líneas espectrales sólo se puede observar en un cuarto oscuro. La configuración experimental se ilustra en las figuras 2 y 3.
Montaje:
- Si es necesario, montar la lámpara de Balmer en el soporte como explica en la hoja de instrucciones. - Establecer el banco óptico pequeño, y fijar el Leybold multilámparas como se muestra en la figura. 2. El segundo tiene multilámparas para ser rotado por 180°. - Monte el soporte de la lámpara de Balmer en la óptica banco, conectar la fuente de alimentación a la red, y enciéndalo. - Montar las dos lentes, la ranura ajustable y el titular de la con pinzas de resorte, y alinearlos en la altura. - Montar la pantalla translúcida como se muestra en la fig. 3.
Fig. 2 Montaje del experimento para estudiar la serie de Balmer del átomo de hidrógeno (las cifras indican las posiciones del borde izquierdo de los multilámparas sobre el banco óptico). a lámpara de Balmer b imagen de la lente f =50 mm c rendija ajustable d imágenes de la lente f =100 mm e rallado f pantalla
El ajuste fino:
- Alinear la lámpara de Balmer con el eje óptico girando el titular en el MultiClamp Leybold y por el desplazamiento vertical. - Desplazar la lente, f = 50 mm, paralelas y ortogonalmente a el eje óptico hasta que la lámpara de Balmer se bruscamente imagen sobre la rendija ajustable. - Imagen de la ranura de la pantalla translúcida fuertemente por el desplazamiento la lente, f = 100 mm.
Fig. 3 Detalle de dibujo con rejilla de Rowland y pantalla transparente.
Nota de seguridad:
La fuente de alimentación genera tensiones peligrosas de contacto accesible a los contactos del soporte, siempre y cuando la lámpara de Balmer no se ha montado. No conecte la fuente de alimentación siempre y cuando la Lámpara de Balmer aún no ha sido montada. V. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
- Mueva la lente de una rejilla de Rowland en la trayectoria del rayo. - Oscurecer la sala de experimentación por completo, y observar la pantalla translúcida en la transmisión. - Limitar la ranura ajustable hasta líneas separadas son visibles en la pantalla. - Si es necesario, bloquear la luz no deseada de la lámpara de Balmer con una placa de máscara de cartón. - Marque las posiciones de las líneas y del orden cero en la pantalla. - Medir la distancia b entre las líneas y el Cero orden en la pantalla. - Determinar la distancia a entre la rejilla de Rowland y la pantalla translúcida (ver fig. 3).
Ejemplo de medición
Distancia de la rejilla de una: Multilámpara 1 - Multilámpara 2: a1 = 275 mm Medio de mango - borde del titular: a2 = 5 mm Rejilla de Rowland: d1 = 2,5 mm Pantalla translúcida: d2 = 3 mm
Distancias de las líneas:
Color
Rojo Turquesa Azul
Derecha Izquierda 118 85 75
118 85 75
Tabla 1: distancias b entre las líneas y el orden cero (rejilla de constante g =600 mm-1)
Fig. 4 Difracción deprimer orden en una rejilla.
Calculos:
√ √ √ √ √ √ √ √ √ Color
Línea
Rojo Turquesa Azul
640 465 0.1389 481 430
622 698
0.1875 0.21
Tabla 2: longitudes de onda y frecuencias de las líneas observadas.
VIII. B IOGRAFÍA
En la Tabla 2, las longitudes de onda y frecuencias de la línea , y como se determina en el experimento se enumeran. Fig. 5 es una parcela de las frecuencias como una función del término . La pendiente de la recta que pasa por el origen dibujado en el gráfico es R = 3,27 1015 s-1. Este valor se encuentra en excelente acuerdo con el valor de la constante de Rydberg citado en la bibliografía (véase arriba).
⋅
Resultados:
Las frecuencias de la serie de Balmer de hidrógeno se dan por la fórmula de Balmer, que sigue inmediatamente del Modelo de átomo de Bohr. Figura
.
5:
F recuencias
como
una
función
de
800 700 600 500
0.1389
400 0.1875 300 0.21
200 100 0 0.1389
0.1875
0.21
VI. CONCLUSIONES Logró calcular, mediante una ecuación matemática sencilla las longitudes de onda delas líneas del espectro de emisión visible del Hidrogeno.Balmer examinó las tres líneas visibles en el espectro del átomo de hidrógeno; sus longitudes de onda son 430 nm, 481 nm y 640 nm. El trabajó con estos números y eventualmente concibió que todas las tres longitudes de onda(simbolizadas por la letra griega lambda) encajaran en una ecuación VII. BIBLIOGRAFÍA [1] http://en.wikipedia.org/wiki/Balmer_series [2] http://es.scribd.com/doc/13368005/Reporte-de-Serie-de Balmer [3] http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADneas_de_Balmer
Paul Enrique Guamán Guamán Estudiante del quinto ciclo de la carrera de ingeniería electrónica que cursa actualmente en la Universidad Politécnica Salesiana; sus estudios primarios en la escuela La Salle y secundarios los realizo en el Instituto Técnico Superior Salesiano obteniendo el título de bachiller en electricidad en el año 2006. Nacido el 30 de mayo de 1989 en la Ciudad Azogues.
