ITA 2017 — questão 15 de Física
Enunciado em texto
Num experimento que mede o espectro de emissão do átomo de hidrogênio, a radiação eletromagnética emitida pelo gás hidrogênio é colimada por uma fenda, passando a seguir por uma rede de difração. O espectro obtido é registrado em chapa fotográfica, cuja parte visível é mostrada na figura.
[Figura: linhas verticais sobre uma base horizontal. Da esquerda para a direita: = 656,3 nm, = 486,1 nm, = 430,5 nm, = 410,2 nm; depois, linhas cada vez mais próximas umas das outras, com reticências, até = 364,6 nm, na extrema direita.]
Pode-se afirmar que
A) O modelo de Bohr explica satisfatoriamente as linhas do espectro visível do átomo de Hidrogênio.
B) Da esquerda para a direita as linhas correspondem a comprimentos de onda do violeta ao vermelho.
C) O espaçamento entre as linhas adjacentes decresce para um limite próximo ao infravermelho.
D) As linhas do espectro encontrado são explicadas pelo modelo de Rutherford.
E) Balmer obteve em 1885 a fórmula empírica para o comprimento de onda: , em que e é a constante de Rydberg.
(Enunciado e figura: Vestibular ITA 2017, prova de Física — ITA.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).
Resolução comentada
O que a questão pede: a afirmação correta sobre a série de linhas visíveis do hidrogênio (a série de Balmer).
A) Correta. O modelo de Bohr, com níveis de energia eV, explica essas linhas como saltos de elétrons de níveis para o nível 2. Ele reproduz os comprimentos de onda da série de Balmer com ótima precisão.
B) Errada. Da esquerda para a direita, λ diminui (656,3 → 364,6 nm): vai do vermelho para o violeta, e não o contrário.
C) Errada. O espaçamento realmente diminui, mas as linhas se acumulam no limite da série, em 364,6 nm, que fica no ultravioleta, não no infravermelho.
D) Errada. O modelo de Rutherford (elétrons orbitando um núcleo, sem níveis quantizados) não explica linhas discretas; pela física clássica, o elétron deveria irradiar continuamente e cair no núcleo.
E) Errada. A fórmula correta é para o inverso do comprimento de onda:
Do jeito que está na alternativa, λ cresceria com n, e é o contrário que acontece. (Balmer escreveu a fórmula original de outra forma, ; a versão com a constante de Rydberg é a do inverso de λ.)
⚠️ A armadilha: a E. Ela parece a fórmula que está no livro, mas troca por λ. Basta testar: com n crescendo, a alternativa daria λ maior, enquanto na figura as linhas de n maior têm λ menor.
A ideia em uma frase: a série de Balmer são saltos até o nível 2, explicados pelo modelo de Bohr, com λ diminuindo até o limite de 364,6 nm, no ultravioleta.
Resposta: alternativa A.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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