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Cuantización de la Energía. Pag. 1
1. EXPERIMENTO N0 5:
CUANTIZACION DE LA ENERGIA
2. OBJETIVOS

Obtener y observar espectros de diversas fuentes luminosas formadas por
elementos en estado gaseoso.
Medir longitudes de onda y calcular energías de los fotones.
Discutir la cuantización de la energía atómica y ubicar las transiciones
responsables de las emisiones de fotones.
Obtener difracción por reflexión y usarla para calcular la distancia
entre pistas de un CD.
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3. TEORIA
De acuerdo a la mecánica cuántica, la energía que puedan poseer los átomos se encuentran
cuantizadas. Una clara demostración de esta cualidad se aprecia en el espectro emitido por
la radiación de estos átomos: se observan sólo un grupo limitado de longitudes de onda.
Para que un átomo emita un fotón, debe tener un electrón en un estado excitado cuya
energía denominaremos Ei . Al pasar dicho electrón a otro estado excitado de energía
inferior Ef , pierde energía. Esta pérdida de energía se traduce en la creación de un fotón de
longitud de onda :
 = h c / ( Ei – Ef )
(1)
El hecho de que haya sólo ciertos valores para la longitud de onda es señal inequívoca que
sólo son posibles ciertos valores para Ei y para Ef.
La excitación de los elementos gaseosos se logra mediante descargas eléctricas en tubos
que contiene a estos gases.
La medición de las longitudes de onda emitidas por un elemento, se efectuará dirigiendo el
haz luminoso procedente de una fuente (tubo de descarga) hacia una rejilla de difracción
cuya distancia entre surcos consecutivos es d.
Para cada color existen orientaciones
angulares que exhiben máximos en intensidad de acuerdo a la relación
d . sen  = n 
(2)
Esta ecuación encierra el hecho físico que al pasar el haz radiante por los diversos surcos
de la rejilla y volver a juntarse en un punto, producen en él, interferencia constructiva si la
diferencia de caminos recorridos es un múltiplo n = 0, 1, 2 3,... de la longitud de
onda.
Para n = 0 la ecuación se satisface con  = 0, independientemente del valor de la longitud
de onda. Esta dirección es llamado máximo central.
Para n=1 se obtiene la dirección del máximo de orden 1 y así sucesivamente. Distintos
colores tienen distintas longitudes de onda y por lo tanto sus máximos de cualquier orden
distinto al central, tendrá diferentes orientaciones de propagación.
Las mismas ecuaciones se emplean cuando la difracción es por reflexión.
4. EQUIPO
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Tubo con gases de H, He, A, Kr, En, Hg, Xe; bombilla eléctrica, Laser.
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Fuente de alta tension.
Base para tubo con gases..
Rejillas de difracción (RD).
Un CD
Regla acrílica de madera de 1m
5. PROCEDIMIENTO
A.- Espectros de gases
1) Conecte el tubo con gas a la fuente de alta tensión y enciéndalo.
Con la RD observe los colores emitidos.
Para medir las longitudes de onda arme el esquema mostrada en la Fig. 1.
Para cada color, ubique el ángulo  de difracción con ayuda del puntero.
.
Fig. 1. Medición del ángulo : tg  = L/H
B.- Difracción por reflexión
El rayo láser  = 6328 A° es dirigido perpendicularmente a una porción de un CD.
Los dos haces difractados en primer orden se proyectan sobre una pantalla. Fig. 2
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6. REGISTRO DE DATOS Y OBTENCION DE RESULTADOS
- Anote el nombre del gas usado , los colores que emite , los ángulos  de
difracción para cada color en cada uno de los cuadros presentados.
- d es la distancia entre surcos consecutivos de la RD. Su valor puede calcularse
usando la información que lleva cada rejilla.
- Calcule la longitud de onda y la energía de los distintos fotones
. La cartilla muestra los niveles energéticos del gas usado. Consiga dos niveles cuya
diferencia en energía coincida (ap. ) con la energía de cada fotón. En la columna
Transición , indique estos dos niveles (del nivel ….  al nivel …)
d = ……. Å
a) Gas :
Color

d sen  = 
E (fotón) eV
Transición




d=…
b) Gas :
Color

d sen  = 
Color
d) Gas :
E (fotón) eV
d=…
c) Gas :

d sen  = 
Å
Transición
Å
E (fotón) eV
d=…
Transición
Å
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
Color
d sen  = 
E (fotón) eV
Para la difracción por reflexión medir y anotar :
L = …..
cm
H = …..
cm
Con estos valores calcular d , la distancia entre pistas del CD
7. CUESTIONARIO (05 PUNTOS)
8. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
9. BIBLIOGRAFIA:
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
Física, tomo II, Halliday - Resnick.
Física, tomo II, Eisberg - Lerner.
Física, tomo II, Mc Kelvey
Transición