Otras carreras átomos, fotones y energias

[gaston]

Bueno espero que puedan ayudarme con este ejercicio que me toco en un parcial y que realmente no se si lo estoy resolviendo correctamente porque me dio un absurdo, en consecuencia estaba mal el ejercicio y no veo otra forma de resolverlo.

Dice asi:

Suponga que una muestra de átomos de hidrógeno en su estado fundamental se bombardea con fotones monocromáticos de frecuencia $v$, que los excitan hasta un cierto nivel de energía $E(n)=-13.6eV/n^2$. Suponiendo que cuando los átomos decaen la muestra emite fotones de todas las energías que en principio son posibles, y que la longitud de onda mas larga observada es de aproximadamente 4055nm, calcular:

a) El nivel máximo de excitación de los átomos de hidrógeno.

b) La longitud de onda de los fotones con los que la muestra fue bombardeada


Comento lo que yo entendi:
*al ser la longitud de onda observada de 4055nm, entiendo que al decaer el nivel de energia, se emite un foton con esa longitud de onda
por lo tanto puedo hallar la diferencia de energia asi:

$E_2-E_1=\displaystyle\frac{h.c}{l}$

con: h constante de Planck
c velocidad de la luz
l longitud de onda
de esta forma el ejercicio me da un absurdo, el nivel de excitacion que yo encuentro es el nivel 1 cosa que no puede ser asi. ¿Es correcta mi interpretación?

[Jose D. Escobedo]

Re: átomos, fotones y energias

Como los fotones que estan bombardeando a los atomos de hidrogeno son monocromaticos entonces tienes que ver a color los fotones de 4055 nm pertenecen y dentro del rango de ese color encontrar los fotones con la longitud de onda mas corta ( porque son los que tienen mas energia y exitan mas a los atomos de hidrogeno) luego con la relacion que tu estas mostrando:

$h\nu = E_n-E_o$ para n que se entero encontrar a).

[Jose D. Escobedo]

Re: átomos, fotones y energias

Adema queria añadir que los rangos de luz visible los puedes encontrar aqui:

http://en.wikipedia.org/wiki/Visible_spectrum

y como 4055nm esta fuera de espectro de luz visible algo no esta bien en el enunciado del problema.

[gaston]

Re: átomos, fotones y energias

Bueno gracias por tu respuesta, creo haber resuelto el ejercicio con tu explicación, pero hay unas preguntas mas que quiero hacer porque no entiendo, primero muetro lo que realicé:


1º. Esta longitud de onda, solo puede ser observada con la serie de Pfund(infrarojo), que según los calculos que hice las longitudes de onda se encuentran aproximadamente entre los 7460nm(1º línea) y los 2280nm(última línea)

2º. Si esto es así entonces encuentro el decaimiento correspondiente y hallo el nivel n de máxima exitación de esta manera:


$\frac{ 1 }{\lambda} = R_{H}\left( \frac{ 1 }{n_{s}} - \frac{ 1 }{n^2} \right)$

despeje y me dio n=7.55 por lo tanto debe ser n=7

3º. Ahora si puedo encontrar la energia correspondiente al nivel de exitación n=7 y luego hallar la longitud de onda de los fotones con los que bombardee los atomos, esta longitud de onda me dio igual a 93.3nm, la cual es correcta si la interpretacion que hice esta bien.



Mi pregunta es la siguiente:
Por lo visto esta longitud de onda sera producida por un átomo que decaiga del nivel de exitación n=7 al nivel n=5. Yo creia que al decaer todos volvian al estado fundamental.
Por qué sucede esto? Simplemente porque algunos vuelven a su estado fundamental y otros no?

Gracias de nuevo
Gastón

[Jose D. Escobedo]

Re: átomos, fotones y energias

Por lo regular ground state o estado fundamental es el mas estable y asi se sigue con el primer estado exitado y los demas del atomo de hidrogeno. Lo que se puede observar en la naturaleza del atomo de hidrogeno es que por lo general los estados mas exitados son mas inestables y tienden a buscar estados mas estables por medio de decaimientos expontaneos. A veces algunos estados exitados son lo suficientemente estables como para no decaer mas. Otras veces depende de la energia del photon absorvido o tambien esto depende de otras causas que ahora mismo pudiera olvidar, o sea que depende del fenomeno que estes experimetando.

[gaston]

Re: átomos, fotones y energias

Muchísimas gracias por tu respuesta, no veia que pudiera suceder eso ahi estaba mi error, entonces lo que resolví esta bien.
Saludos

[gaston]

Re: átomos, fotones y energias

Haciendo cuentas encontré que se puede observar la misma longitud de onda(4055nm) con un decaimiento del nivel n=13 al n=6.
La energia en el nivel n=13 seria de -0.08eV.

Entonces el nivel de máxima exitación será el de n=13