UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLIVAR

Facultad de Ciencias Básicas

Departamento de Física

MEDICIONES DE LONGUITUDES DE ONDA DE LA SERIE DE BALMER PARA EL

ATOMO DE HIFROGENO.
Carlos Rios Morales1, Daniel Pajaro2, Jean Karlos Pajaro3, Samuel Lopez4.
1
Estudiante de Ingeniería Mecánica de la Universidad Tecnológica de Bolívar.
2
Estudiante de Ingeniería Sistemas de la Universidad Tecnológica de Bolívar.
3
Estudiante de Ingeniería Civil de la Universidad Tecnológica de Bolívar.
4
Estudiante de ingeniería Mecatrónica de la Universidad Tecnológica de Bolívar.

Resumen
En el presente informe, que equivale a la práctica número 5 de laboratorio, hemos
realizado los cálculos pertinentes con la finalidad de conocer los valores
equivalentes a las cuatro primeras longitudes de onda para el átomo de hidrógeno,
así como también hemos estimado de manera experimental la magnitud numérica
de la constante de Rydberg y, finalmente, hemos deducido la naturaleza de una
fuente de luz desconocida que fue colocada frente al espectroscopio, estimando los
valores de la longitud de onda del espectro visible.
Palabras clave: espectroscopio, espectro, átomo, serie de Balmer, constante de
Rydberg.

Abstract
In this report, which is equivalent to laboratory practice number 5, we have carried
out the pertinent calculations in order to know the values equivalent to the first four
wavelengths for the hydrogen atom, as well as experimentally estimated the
numerical magnitude of the Rydberg constant and, finally, we have deduced the
nature of an unknown light source that was placed in front of the spectroscope,
estimating the values of the wavelength of the visible spectrum.
Keywords: spectroscope, spectrum, atom, Balmer series, Rydberg constant.
INTRODUCCION mostrada en la figura 8.
Si buscamos realizar una comparación entre todos los
espectros, podemos concluir que el espectro de 2. Haga clic en el cuadro combinado “Selec
emisión del hidrógeno es particularmente interesante Lamp” para seleccionar la lámpara de
por diversas razones que van desde un punto de vista hidrógeno.
histórico, hasta las aplicaciones teóricas del mismo. El
espectro de emisión se trata de una serie de líneas en 3. Haga clic en "Switch On Light” para
las que se evidencia cierto orden, en las regiones casi encender la lámpara
ultravioletas.
4. Haga clic en el botón “Place gratting”
En 1885, un profesor suizo dedujo una fórmula que para colocar la rejilla.
permitía calcular las longitudes de onda de las líneas
conocidas, la cual no fue totalmente comprendida en 5. Haga que la luz incida vertical a la
el campo de análisis de las mediciones de estas rejilla colocando la lectura del “Vernier
longitudes de onda sino hasta luego de 30 años. La Table” en 0º y que el orden 0 (imagen
fórmula es: directa) caiga sobre las líneas cruzadas
colocando el telescopio (Change angle) en
λ = b [n2/(n2-22)]. 90º, haciendo clic en los controles
deslizantes de ambos.
Donde b es la constante de Balmer, cuyo valor es
364,56x10-9 m y n es el número cuántico de Balmer, 6. Gire el telescopio hacia la izquierda
el cual puede variar entre 1 y 6 de acuerdo a la línea
hasta que coincida la línea cruzada vertical
en cuestión.
En el presente informe hemos dirigido nuestro con la línea roja en el espectro.
enfoque al átomo de hidrógeno, al cual se le ha
7. Haga clic en el control deslizante debajo
realizado el cálculo de las cuatro primeras longitudes
de onda, de acuerdo a la serie de Balmer, así como de ángulo fino para obtener lecturas más
también hemos determinado la naturaleza de una precisas (hasta que la línea roja se vuelva
fuente de luz que, hasta el momento de su análisis, se punteada).
encontraba desconocida.
8. Registre la suma algebraica de las
OBJETIVOS lecturas del vernier 1 (Telescope) y vernier
2 (Fine angle).
 Estimar experimentalmente las 4
primeras longitudes de onda de la 9. Gire ahora el telescopio hacia el lado
derecho de la imagen directa y haga
serie de Balmer para el átomo de
coincidir la línea cruzada vertical con la
hidrógeno usando un espectrómetro
línea roja del espectro.
con rejilla de difracción.
 Estimar experimentalmente la constante 10. Registre la suma de las lecturas del
de Rydberg. vernier 1 y vernier 2.
 Determinar la naturaleza de una fuente
de luz desconocida. 11. Calcule la diferencia entre las dos
lecturas en el mismo vernier.

PROCEDIMIENTO 12. El valor medio de esta diferencia da 2𝜃,

el doble del ángulo de difracción (ver
1. Mueva el control deslizante Figura 7). A partir de esto, se obtiene el
en "Calibrar telescopio" hasta valor de 𝜃 para la línea roja.
que la imagen se vea nítida y
haga clic en el botón 13. Repita el procedimiento para medir el
"INICIAR". Debe mostrar ángulo para las otras líneas espectrales.
una pantalla como la
14. Registre sus datos en la Tabla 1.
MARCO TEORICO rejilla de difracción.

Espectro de emisión. Para medir las longitudes de onda que emite un átomo de
algún elemento particular, primero se debe separar las
Cuando un electrón en un átomo está más líneas espectrales. Para ello, podemos usar una rejilla, ya
alejado del núcleo posee mayor energía que cada luz de una determinada longitud de onda se
potencial eléctrica la cual se asocia a un estado difracta de forma diferente luego de pasar a través de una
cuántico determinado. Si el electrón por algún rejilla. La rejilla de difracción proporciona
proceso físico gana energía se ubicará en otro
estado cuántico de mayor energía, en este caso el método más simple y preciso para medir las longitudes
se dice que el átomo o el electrón están de onda de la luz. Consiste en un número muy grande de
excitados. Esta situación excitada es rendijas rectangulares paralelas estrechas equidistantes de
momentánea, dado que el sistema buscará la igual ancho separado por una porción opaca igual. Los
manera de liberar de nuevo tal energía anchos de regla son opacos a la luz y el espacio entre dos
mediante la emisión de un fotón y con ello líneas sucesivas es transparente y actúa como hendiduras
regresar al estado en que se encontraba, paralelas. El número N de rendijas o líneas por cm de
sufriendo un proceso de desexcitación. La rejilla utilizado en la región visible varía de 500 a 1200
excitación y la desexcitación en un átomo, solo líneas por cm. Las rendijas de una rejilla dan lugar a la
puede ser descrita adecuadamente mediante la difracción y la luz difractada interfiere para establecer
mecánica cuántica y fue precisamente la patrones de interferencia. La interferencia constructiva
explicación de las líneas del espectro del completa ocurre cuando la diferencia de fase o trayectoria
hidrógeno y de otros elementos, la primera es igual a algún número entero de la longitud de onda. En
aplicación que tuvo esta rama de la física general, la fórmula de la rejilla para calcular la longitud
moderna. de onda 𝜆 de una luz que incide perpendicularmente a la
Al excitar gran cantidad de átomos en un rejilla y se difracta un ángulo
material, se emiten muchos fotones con 𝜃 para formar máximos de intensidad constructivos es
diversidad de frecuencias que corresponden a (ver figura 1):
los distintos niveles de energía que se excitaron 𝑛𝜆 = 𝑑𝑠𝑒𝑛𝜃
dando origen a los colores característicos de la
luz de cada elemento químico. A causa de la 1
distribución característica de los niveles Donde n es el orden de difracción y d= es la separación
n
energéticos en los electrones presentes en un entre dos líneas sucesivas de la rejilla (N es el número de líneas
átomo de un elemento químico particular, éste por cm).
emitirá luz con su distribución propia de
frecuencias cuando es excitado. A esta
distribución propia de frecuencias se le
denomina espectro de emisión el cual puede
observarse mediante un espectroscopio. Los
gases inertes y los vapores metálicos cuando se
excitan, emiten líneas espectrales. Es decir, una
selección específica de longitudes de onda que
son características del elemento respectivo. Al
medir con precisión estas longitudes de onda,
podemos sacar conclusiones bien fundadas
sobre la naturaleza de estas fuentes de luz.

ANALISIS
Medida de la longitud de onda con una
 𝜆 = 1,66 × 10−6 sin23
𝜆 = 651,2 × 10−9 / 3
𝜆 = 217,1 × 10−9
Para la línea Azul:
𝜆 = 1,66 × 10−6 sin17
𝜆 = 487,3 × 10−9 / 4
𝜆 = 121,8 × 10−9
Para la línea Morada:

𝜆 = 1,66 × 10−6 sin15

𝜆 = 431,4 × 10−9 / 5
𝜆 = 86,3 × 10−9
Para la línea Violeta:

𝜆 = 1,66 × 10−6 sin14

𝜆 = 403,2 × 10−9 / 6
𝜆 = 67,2 × 10−9
Hallamos los valores de Y
Para la línea roja

𝑌 = 1/651,2 × 10−9
𝑌 = 1535626.54𝑚−1
Para la línea azul
𝑌 = 1/624,3 × 10−9
𝑌 = 1601794.01𝑚−1
Para la línea morada

𝑌 = 1/597,3 × 10−9𝑚
𝑌 = 1674200.57𝑚−1
Para la línea violeta

𝑌 = 1/542,6 × 10−9𝑚
𝑌 = 1842978.25𝑚−1
Hallamos los valores de X

𝑋 = 1/4 − 1 /𝑛𝑖2
Para 𝑛𝑖 = 3
𝑋 = 1/4 – 1/9
𝑋 = 13.88 × 10−3
Para 𝑛𝑖 = 4
𝑋 = 1/4 – 1/16
𝑋 = 18.75 × 10−3
Para 𝑛𝑖 = 5
𝑋 = 1/4 – 1/25
𝑋 = 21 × 10−3
Para 𝑛𝑖 = 6
𝑋 = 1/4 – 1/36
𝑋 = 22.22 × 10−3

Para la línea Roja:

 La constante de Rydberg hallada
experimentalmente es el promedio de las
que hallamos antes. Evidentemente, este
resultado se puede mejorar, ya que los datos
necesarios para la transición 𝐻𝛽 y 𝐻𝛾 nos
dieron errores considerables (mayores a
10%), debido a que a la hora de tomar los
datos necesarios se presentaron problemas
De acuerdo con las longitudes registradas la fuente con la instrumentación.
de luz desconocida es del elemento Neón (verificado
con el simulador).
BIBLIOGRAFIA
 https://es.wikipedia.org/wiki/L
%C3%ADneas_de_Balmer
 https://es.slideshare.net/jluisloredo/1
24-espectros-de-emisin-y-series-
espectrales
 https://es.wikipedia.org/wiki/L
%C3%ADnea_de_hidr
%C3%B3geno
 https://vecinadelpicasso.wordpress.c
om/2014/09/27/series-espectrales-
del-hidrogeno/
 https://www.quimitube.com/videos/c
alculo-longitud-de-onda-serie-de-
balmer-espectro-emision-
hidrogeno/

CONCLUSION

El método empleado para determinar la constante de

Rydberg resulto satisfactorio en cierta medida, ya
que pudimos obtener esta con un margen
considerablemente bueno, el cual podemos calcular
de la siguiente manera: