Física moderna

Linha Balmer α (Hα)

Defina n_i→n_f — cor da linha de emissão corresponde a λ da fórmula de Rydberg.

Linha Balmer α (Hα) — simulação interativa de Física moderna. Defina n_i→n_f — cor da linha de emissão corresponde a λ da fórmula de Rydberg. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

Série de Balmer

Ajuste n_i→n_f: a cor da linha de emissão coincide com λ da fórmula de Rydberg.

Transições do hidrogênio para n = 2 emitem linhas de Balmer visíveis com comprimentos de onda dados pela fórmula de Rydberg 1/λ = R_H(1/4 − 1/n²). Hα em 656 nm é a linha vermelha mais brilhante — usada em astronomia para identificar hidrogênio e medir o desvio para o vermelho.

• 1/λ = R(1/2²−1/n²)
• Linha vermelha Hα

Resumo da investigação

Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório

O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.

Pergunta de direção

Um elétron em um átomo de hidrogênio cai de um nível de energia superior até o nível n = 2, emitindo um fóton (a série de Balmer – as únicas linhas de hidrogênio visíveis ao olho humano). O comprimento de onda emitido depende de qual nível o elétron partiu?

Previsões para pesar

• Sim - diferentes níveis iniciais fornecem comprimentos de onda diferentes e discretamente espaçados (as linhas de Balmer Hα, Hβ, Hγ...).
• Não — cada transição até n = 2 emite o mesmo comprimento de onda.
• O comprimento de onda pode ser qualquer coisa em uma faixa contínua, e não valores discretos.

Papéis variáveis

O que você definiu:

• Nível inicial n_i

O que você mede:

• Comprimento de onda emitido λ (nm)

Como funciona a investigação

1. Abra a predefinição balmer-alpha e pressione Redefinir. A transição padrão desta predefinição é n = 3 → n = 2 (Hα, a linha vermelha de Balmer).
2. Habilite a leitura do comprimento de onda emitido.
3. Defina o nível de energia inicial n_initial para cada tentativa (caindo para n_final = 2) e registre o comprimento de onda emitido.

Equação governante

Fórmula de Rydberg (modelo de Bohr) — λ = hc/ΔE

O comprimento de onda da luz emitida quando um elétron de hidrogênio cai do nível n_i para n_f segue 1/λ = R(1/n_f² - 1/n_i²), onde R é a constante de Rydberg - uma consequência direta dos níveis de energia quantizados do modelo de Bohr.

O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam

• Para uma tentativa, calcule 1/λ = R(1/n_f² − 1/n_i²) usando a constante de Rydberg R = 1.097×10⁷ m⁻¹ e n_f = 2. Compare com a tabela.
• Explique por que os comprimentos de onda ficam mais curtos (maior energia) à medida que n_i aumenta, mas o espaçamento entre linhas sucessivas (Hα, Hβ, Hγ) diminui - elas convergem para um limite de série em vez de se espalharem indefinidamente.

Onde isso aparece além do laboratório

• A série Balmer é a única série do hidrogênio que se enquadra no espectro visível (aproximadamente 400 – 700 nm) - é por isso que é a primeira descoberta historicamente, por Johann Balmer em 1885, antes da existência da teoria atômica subjacente. Explique por que as séries de Lyman (caindo para n = 1) e as séries de Paschen (caindo para n = 3) ficam fora da luz visível.
• Os astrônomos identificam o hidrogênio em estrelas distantes detectando esses comprimentos de onda exatos de Balmer nos espectros de luz estelar. Explique por que encontrar um comprimento de onda Balmer-alfa deslocado (não exato) no espectro de uma estrela diz aos astrônomos que a estrela está se movendo em relação à Terra (o efeito Doppler).

• AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
• IB Physics — E.1 Structure of the atom
• General High School Physics — Modern physics intro
• NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light

1. Bem-vindo a Balmer α
2. Selecione o átomo
3. Pressione Reproduzir
4. Linha visível do hidrogênio
5. Abra o Inspetor
6. Você conseguiu!

Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.

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O Modelo de Bohr & Espectros do Hidrogênio