A equação de Rydberg foi uma das primeiras leis quantitativas da física atômica, prevendo corretamente as linhas espectrais do hidrogênio décadas antes de a mecânica quântica explicar por que elas existem. Esta calculadora calcula o comprimento de onda, a frequência e a energia do fóton para qualquer transição de elétrons entre dois níveis de energia do hidrogênio e nomeia a série espectral em que ela se enquadra.

Como funciona a calculadora de equações de Rydberg

Um elétron de hidrogênio só pode ocupar níveis de energia quantizados específicos rotulados pelo número quântico principal n = 1, 2, 3, .... Quando um elétron cai de um nível superior n2 para um nível inferior n1, ele emite um fóton cujo comprimento de onda é dado por 1/λ = R(1/n1² − 1/n2²), onde R é a constante de Rydberg (≈1,09737 × 10⁷ m⁻¹). A mesma fórmula, executada ao contrário, fornece o comprimento de onda que um átomo de hidrogênio absorverá para excitar um elétron de n1 até n2. Uma vez conhecido λ, as relações onda-fóton padrão (f = c/λ e E = hf) fornecem a frequência e a energia da transição.

Entradas e o que elas significam

n1 é o nível de energia final inferior em que o elétron pousa - deve ser um número inteiro positivo. n2 é o nível inicial superior a partir do qual o elétron começa e deve ser estritamente maior que n1 (um elétron não pode cair de um nível para si mesmo ou para um nível superior e ainda assim emitir luz). Na guia Série, escolher uma série nomeada simplesmente fixa n1 (1 para Lyman, 2 para Balmer, 3 para Paschen, 4 para Brackett, 5 para Pfund) e lista os comprimentos de onda para os próximos cinco valores de n2.

Limites e casos extremos

Esta calculadora usa a fórmula simples de Rydberg para o hidrogênio (um único próton e um único elétron); não se aplica diretamente a átomos multielétrons, onde a repulsão elétron-elétron afasta os níveis de energia do padrão limpo 1/n². Ele também trata a constante de Rydberg como fixa, em vez de corrigir a pequena diferença de massa reduzida entre o hidrogênio e os íons semelhantes ao hidrogênio mais pesados ​​(He⁺, Li²⁺), portanto, os resultados são mais precisos para o hidrogênio comum. À medida que n1 e n2 crescem, os comprimentos de onda convergem para um limite de série (n1²/R) em vez de continuarem a aumentar sem limites - isso é esperado da física, não um erro da calculadora. Para conversões gerais de energia/frequência/comprimento de onda de fótons fora do contexto do espectro de hidrogênio, consulte a Calculadora de energia de fótons.