Lista de Exercícios sobre Espectros e Modelos Atômicos

Física Quântica 20213 QS Lista 3 Tema Espectros e Modelos Atômicos Questões a Comente sucintamente quais são as características da radiação emitida por um gás exci tado e como elas influenciaram os modelos atômicos propostos b Descreva o modelo de Thomson para o átomo Este modelo era capaz de explicar os es pectros atômicos observados c Descreva a experiência de espalhamento de Rutherford e o modelo por ele proposto para o átomo apresentando seus méritos e falhas Discuta ainda como os resultados obtidos por Geiger e Marsden evidenciaram a falha do modelo de Thomson para o átomo e forneceram uma indicação grosseira para o tamanho do átomo d Enuncie os postulados de Bohr e discuta o modelo por ele proposto para o átomo comparando o com o modelo proposto por Rutherford Este modelo era capaz de explicar os espectros atômicos observados e Enuncie e discuta as consequências do princípio da correspondência que é um dos postu lados do Modelo Atômico de Bohr f Descreva a experiência de FranckHertz e discuta seus resultados O que foi observado nesta experiência corrobora com qual dos modelos atômicos Problemas 1 Uma aproximação para as energias dos estados estacionários de átomos de número atômico Z e um único elétron é dada por En Z2 13 6 n2 eV n inteiro Considere o átomo de lítio duplamente ionizado Li2 que tem número atômico Z 3 a Se o elétron neste átomo estiver no nível de energia n 3 e realizar uma transição para o nível n 2 qual seria o valor aproximado da energia do fóton emitido Considere que a energia cinética inicial e final do átomo como um todo podem ser desprezadas no processo de transição b Calcule o comprimento de onda do fóton emitido na transição descrita no item a c Se a transição fosse do nível n 3 para o nível n 1 o comprimento de onda do fóton emitido seria maior ou menor do que o do fóton emitido na transição do nível n 3 para o nível n 2 Explique d Calcule aproximadamente a energia de ionização do Li2 isto é a energia mínima que deve ser transferida a esse átomo em seu estado fundamental n 1 para que seu elétron seja separado do núcleo 2 Um átomo de hidrogênio estará em média em um estado excitado cerca de 108s antes de fazer uma transição para um estado de energia mais baixo Considerando o modelo de Bohr quantas revoluções um elétron no estado n 2 faz neste intervalo de tempo 3 É possível que um múon seja capturado por um próton formando um átomo muônico Um múon é idêntico a um elétron exceto por sua massa que é de 105 7MeVc2 Calcule o raio da primeira órbita de Bohr para o átomo muônico e o módulo de sua energia Qual é na série de Lyman desse átomo o comprimento de onda mais longo 4 Utilizando a expressão de Bohr para os níveis de energia de um átomo En Z2Eo n2 esboce o diagrama de níveis de energia do hidrogênio Mostre esquematicamente as possí veis transições entre os 6 primeiros níveis e a energia de ionização Compare os resultados obtidos com o valor do comprimento de onda mais curto do átomo muônico do exercício anterior 5 Um átomo de hélio uma vez ionizado He tem um espectro análogo ao do hidrogênio mas seu núcleo tem o dobro da carga do de hidrogênio a Use os resultados da teoria de Bohr para obter os níveis de energia En aproximados do He em função das constantes físicas e me c h ϵ0 b Qual é a previsão para a energia do fóton emitido numa transição de n 2 para n 1 c Calcule a energia de ionização do He d Obtenha uma estimativa da distância entre o núcleo é o elétron desse átomo calculando o raio da primeira órbita de Bohr Page 2