Declaración de la pregunta:
Un haz de luz con longitudes de onda distribuidas uniformemente entre 450nm y 550nm pasa a través de una muestra de hidrógeno gaseoso. ¿Qué longitud de onda tendrá la menor intensidad en el haz transmitido?
Cuando dicen mínima intensidad, asumo que una determinada longitud de onda de luz será absorbida para excitar al electrón y, por lo tanto, habrá menos intensidad de esa longitud de onda.
Calculé la energía asociada con el haz en un rango de aprox. 2,45 eV a 2,75 eV.
Teniendo en cuenta que la energía mínima necesaria para hacer una transición del estado fundamental a un estado de mayor energía es de 10,2 eV, mi conclusión fue que cada longitud de onda de luz tendría la misma intensidad.
Sin embargo, la respuesta dada es longitud de onda = 487nm. Al recomendar una solución en línea, descubrí que tomaron el número cuántico principal inicial (n) del electrón como 2 en lugar de 1. ¿Es correcto? Justificaron esto diciendo que las longitudes de onda del haz entrante se encuentran en la región visible.
¿No tienen los electrones de una molécula de H 2 un número cuántico principal de 1 independientemente de la región de luz incidente?
Tengo dudas sobre la relevancia de su declaración "la energía mínima requerida para hacer una transición del estado fundamental a un estado de mayor energía es 10.2eV" para el hidrógeno molecular, ya que hay niveles de energía vibracional y rotacional de la molécula de hidrógeno y al menos cuadrupolo transiciones entre ellos ( http://www.eso.org/~tstanke/thesis/chap2_10.html ).
La respuesta es correcta si se presupone que el átomo de H ya está excitado a niveles más altos, incluido el nivel de n=2, y obtiene una excitación adicional. Supongo que debido a las colisiones de los átomos estadísticamente, algunos electrones pueden estar en el nivel n=2.
Creo que la pregunta ofrece una opción de banda estrecha, por lo que solo un nivel puede estar activo, aunque no veo el uso educativo de la pregunta, a menos que sea para una región espacial específica o algo así.
La pregunta es gloriosamente ambigua, por lo que es difícil trazar una línea clara entre las respuestas correctas y las incorrectas aquí. Sin embargo, el resumen es este:
Si el gas está frío, entonces estará en forma de hidrógeno molecular, para el cual no aplica ninguna de las series espectrales del hidrógeno atómico. y, de hecho, el hidrógeno molecular tiene interacciones radiativas bastante débiles en el visible porque es simétrico.
Por el contrario, si el gas está extremadamente caliente, estará completamente ionizado; en esas condiciones es opaco a la radiación de todas las frecuencias (con preferencia por las frecuencias del plasma protónico y electrónico), y no da ningún tratamiento especial a las series espectrales del hidrógeno atómico.
En algún lugar en el medio, hay un rango de temperatura donde parte o la totalidad del hidrógeno se disocia en hidrógeno atómico. En el extremo inferior de este rango, esto poblará abrumadoramente los estados básicos electrónicos de esos átomos de hidrógeno, pero a medida que aumenta la temperatura, más y más de ellos se encontrarán en estados electrónicos excitados. En esa situación, si ilumina su muestra con luz de banda ancha en el rango visible, algunos de esos átomos excitados estarán en el estados y estarán felices de absorber esa luz visible.
Entonces, con eso en mente: tome esa pregunta como si no estuviera muy bien escrita, y siga adelante.
¿No son los electrones de un molécula tiene un número cuántico principal de 1 independientemente de la región de la luz incidente?
Los átomos de hidrógeno en el estado fundamental tienen el principio cuántico número 1, pero no existe ningún requisito de que los átomos de hidrógeno en el espacio interestelar permanezcan en el estado fundamental (una afirmación ampliamente justificada por el hecho de que observamos las líneas de absorción de la serie Balmer en la luz de las estrellas que ha pasado a través de las nebulosas). ). Están sucediendo muchas cosas energéticas (los rayos cósmicos, en particular, son ubicuos), que pueden excitar o ionizar átomos.
Además, pregunta sobre las moléculas de hidrógeno que tienen su propio espectro diferente al del hidrógeno atómico que no está bien descrito por la fórmula de Rydberg.
El hidrógeno atómico tiene esta línea de emisión en la serie de Balmer a 486 nm. Pero tienes razón, esta no es una línea de absorción, ya que no hay átomos con un electrón en el estado en una muestra normal de hidrógeno. Esa pregunta estaba equivocada.
Pero en el espacio, en las atmósferas exteriores de las estrellas, cuando la temperatura es lo suficientemente alta (pero no demasiado alta para ionizar todos los átomos), esto da lugar a la H línea de absorción. Las estrellas donde esta línea de absorción es fuerte tienen una clasificación espectral A. Tienen una temperatura de unos 10 000 K.
Puedo suponer razonablemente que la pregunta era sobre el hidrógeno atómico. Pero también H. es transparente en lo visible.