Calculadora da equação de Rydberg

A equação de Rydberg descreve os comprimentos de onda associados a transições eletrônicas no hidrogênio e em íons hidrogenoides. Um elétron nesse sistema só pode ocupar determinados níveis de energia, identificados pelo número quântico principal n, um inteiro positivo. Ao passar entre dois níveis diferentes, o átomo emite ou absorve um fóton cuja energia equivale à diferença entre esses níveis. Esta calculadora transforma o número atômico e os números dos níveis em comprimento de onda no vácuo, inverso do comprimento de onda e frequência. O cálculo usa 1/λ = RZ²|1/n₁² − 1/n₂²|, em que R é a constante de Rydberg, 10,973,731.568160 por metro; Z é o número atômico; e n₁ e n₂ são os dois números quânticos principais. O valor absoluto garante que o comprimento exibido seja positivo, tanto na ordem de emissão quanto na de absorção. O comprimento de onda é obtido pelo recíproco e convertido de metros para nanômetros. A frequência vem de f = c/λ, usando a velocidade exata da luz no vácuo, 299,792,458 metros por segundo. Para o hidrogênio neutro, Z é 1. Uma transição entre n = 3 e n = 2 fornece a conhecida linha vermelha Balmer alfa, próxima de 656.1 nanômetros. Um íon de hélio com um elétron tem Z = 2; portanto, seus inversos de comprimento de onda são quatro vezes os do hidrogênio para os mesmos pares de níveis. Essa dependência simples com Z ao quadrado é uma característica do modelo hidrogenoide ideal. Ambos os níveis devem ser inteiros positivos, e níveis iguais não criam uma transição. A equação é muito precisa para o caso ideal de um elétron orbitando um núcleo muito mais pesado, mas espectros reais exigem refinamentos. O efeito da massa reduzida associado à massa nuclear finita altera ligeiramente a constante efetiva entre isótopos. Estrutura fina, estrutura hiperfina, deslocamentos de Lamb, campos elétricos ou magnéticos externos e movimento nuclear podem dividir ou deslocar as linhas medidas. Átomos multieletrônicos também envolvem blindagem e interações eletrônicas que a equação elementar não representa. Espectroscopistas usam padrões de comprimento de onda para identificar átomos e íons, examinar fontes astronômicas, calibrar instrumentos e relacionar a luz observada a diferenças de energia quântica. As séries nomeadas do hidrogênio surgem quando um nível fica fixo: Lyman termina em n = 1, Balmer em n = 2 e Paschen em n = 3. Use o resultado como previsão canônica no vácuo para uma espécie hidrogenoide. Para comparação em laboratório, considere também comprimentos no ar e no vácuo, isótopo, precisão experimental e correções físicas adequadas à fonte.