top of page
This site was designed with the
.com
website builder. Create your website today.Start Now

O EXPERIMENTO DE FRANCK E HERTZ NA ÓTICA DO MODELO PROPOSTO

 

O experimento e suas interpretações dentro de uma visão da quantização da energia:

 

O resultado da experiência de James Franck e Gustav Ludwig Hertz é interpretado como mais uma confirmação da hipótese quântica que foi levantada por Einstein em 1905 para explicar o efeito fotoelétrico: a transferência de energia em sistemas atômicos é feita exclusivamente em quantidades discretas, e um único elétron do material absorve totalmente um fóton da radiação incidente. Porém essa não seria a única maneira de transferir energia para os átomos de qualquer substância. Os elétrons podem ser excitados por fótons ou por colisões.

Historicamente, o primeiro fenômeno a ser observado foi o da excitação por fótons. Em 1817, Fraunhofer observou que quando a luz solar era decomposta através do uso de um prisma, havia estreitas linhas escuras no espectro contínuo. Este fenômeno só foi explicado em 1860, quando Kirchhoff e Bunsen propuseram que estas raias escuras correspondiam às linhas de absorção dos elementos presentes tanto na atmosfera solar como na atmosfera terrestre.

 

 

Trabalho experimental realizado por James Franck e Gustav Ludwig Hertz:

 

Desde 1911, esses dois físicos realizavam experiências sobre descargas elétricas nos gases, procurando uma relação entre a teoria quântica de Planck e o potencial de ionização dos gases utilizados. Esse potencial de ionização representava a diferença de potencial que devia ser aplicada aos raios catódicos (elétrons) com o objetivo de ionizar, por colisão, os átomos dos gases considerados. Até 1913, Franck e Hertz tinham conseguido medir os potenciais de ionização de diversos gases (hidrogênio, hélio, neon, oxigênio, etc.), usando aquela técnica. No entanto, em 1914 eles encontraram resultados surpreendentes, apresentados na reunião da Sociedade Alemã de Física, realizada no dia 24 de abril de 1914.

A experiência relatada por Hertz relacionava-se com o estudo da colisão de elétrons com vapor de mercúrio à pressão de 01 mm de Hg. Através de um amperímetro, eles mediram a corrente elétrica do anodo (folha cilíndrica de platina) em função do potencial acelerador aplicado ao catodo (fio de platina incandescente). Com isso, eles estudaram a velocidade dos elétrons antes e depois da colisão com os átomos de mercúrio, através da expressão:

Observaram que a corrente elétrica aumentava com o potencial até quando este atingia o valor aproximado de 4,9 Volts, caindo em seguida, de maneira brusca. No entanto, à medida que o potencial crescia novamente, a corrente voltava também a crescer, até quando o potencial atingisse o valor aproximado de 9,8 Volts, quando de novo a corrente voltava a cair bruscamente. Esse comportamento corrente versos potencial repetia-se sempre que o potencial fosse um múltiplo de 4,9 Volts, indicando que o elétron poderia sofrer mais de uma colisão inelástica com o vapor de mercúrio. Esses valores críticos do potencial eram acompanhados pela emissão de luz de comprimento de onda de 2.531,8088...A°. Os pesquisadores encontraram um comportamento similar, embora menos pronunciado, quando substituíram o vapor de mercúrio por hélio, sendo o potencial crítico deste em torno de 21 volts.

Para interpretar tais resultados, Franck e Hertz utilizaram as ideias de Johannes Stark, sobre a origem das séries espectrais que, em 1908, propusera um modelo segundo o qual as séries espectrais se relacionavam com o processo de ionização de átomos e moléculas, e que sua frequência (f) era ligada ao potencial de ionização (e.V) através da expressão:

Quando a energia cinética do elétron (Ec.) atingia o potencial crítico de ionização (e.V), uma parte dela era usada na ionização e a outra, emitida como luz de frequência (f).

 

 

Mudança da interpretação original de Franck-Hertz:

 

 

Em 1914, Albert Einstein escreveu uma carta a Paul Ehrenfest, admitindo que a experiência de Franck-Hertz confirmava a hipótese de Bohr. Apesar disso, os dois autores da descoberta continuavam a acreditar que os potenciais críticos observados referiam-se aos potenciais de ionização, resultado da energia cinética da aceleração dos elétrons incidentes.

Em 1915, Bohr interpreta essa experiência, à luz do seu Modelo Atômico. Na sua intepretação, Bohr afirmava que o potencial crítico correspondia à diferença de energia entre os estados estacionários do átomo neutro; e a observada emissão de luz era devida ao retorno de elétrons de estados estacionários mais energéticos, para estados menos energéticos. Os elétrons subiam para estados mais energéticos por causa das colisões com os raios catódicos.

Apesar desta explicação, novas experiências realizadas por Franck e Hertz em 1916, ainda foram por eles interpretadas da mesma maneira como em 1914. Somente em 1919, eles aceitaram a interpretação de Bohr e em 1925 ganharam o Prêmio Nobel de Física, considerados os responsáveis pela confirmação da hipótese de Bohr, terminando com a polêmica sobre a origem das emissões.

 

 

Interpretação para o Experimento de Franck-Hertz baseado no Modelo Atômico proposto:

 

  1. Quando aplicado uma diferença de potencial aos elétrons livres há a formação de corrente elétrica, que pode ser acelerada, aumentado esta diferença de potencial e quando a diferença de potencial é inferior a 4,9 e.V, os elétrons acelerados da corrente elétrica não conseguem produzir aniquilações nos núcleos do gás de mercúrio;

 

  1. Quando a diferença de potencial é de 4,9 e.V. Os elétrons acelerados têm energia cinética suficiente para produzir processos de aniquilação com posítrons externos dos núcleos do mercúrio produzindo radiação eletromagnética;

 

  1. Neste momento a corrente elétrica diminui, pois, os elétrons da corrente elétrica são aniquilados com posítrons externos dos núcleos atômicos dos átomos de mercúrio;

 

  1. Em cada aniquilação o núcleo atômico emite um elétron e um neutrino do elétron e um antineutrino do posítron (com baixa energia por se tratar de emissões de elemento estável). Com o aumento da diferença de potencial (mais 4,9 e.V), esses elétrons emitidos terão novamente energia cinética capaz de produzir novos impactos. Quando esta diferença potencial é  de 9,8 e.V), os elétrons conseguem novamente produzir aniquilações com os posítrons externos dos prótons dos núcleos dos átomos de mercúrio, produzindo radiações eletromagnéticas, caindo novamente a corrente elétrica;

 

  1. A cada aumento da diferença de potencial, o processo será semelhante com picos de diminuição de corrente elétrica para múltiplos de 4,9 e.V, específico para o gás de mercúrio;

  2. As colisões que seriam elásticas e com o aumento da diferença de potencial se tornariam inelásticas em determinados picos, com liberação de energia proveniente da mudança de nível atômico dos elétrons não ocorre, pois, as radiações emitidas se tratam de interações de elétrons acelerados com posítrons nucleares externos e formação de radiações eletromagnéticas em processos de aniquilação.

 

  1. Aumentando-se a densidade do gás ocorre aumento das emissões pelo aumento das aniquilações e com isto diminuição da corrente elétrica. Diminuindo-se a densidade ocorre a diminuição das emissões pela diminuição das aniquilações e menores baixas da corrente elétrica.

 

 

Consequências da interpretação baseada no Modelo Atômico proposto:

 

 

  1. Por esta interpretação, a experiência de Franck e Hertz não confirmam a hipótese de Bohr, que afirmava que o potencial crítico correspondia à diferença de energia entre os estados estacionários do átomo neutro; e a observada emissão de luz era devido ao retorno de elétrons de estados estacionários mais energéticos, para estados menos energéticos;

 

  1. Os resultados destes eventos não se relacionam com excitações dos elétrons do mercúrio de um nível de energia para outro;

 

  1. Os elétrons não absorvem, nem emitem radiações quando mudam de camada eletrônica;

 

  1. As emissões são provenientes de interações de elétrons com posítrons nucleares;

 

  1. O eletromagnetismo repulsivo entre elétrons (Barreira de Coulomb) não permite o choque entre elétrons acelerados e elétrons orbitais e consequentemente não ocorre quantização da energia proveniente de excitações de elétrons das camadas eletrônicas;

 

  1. As colisões dos elétrons acelerados com posítrons nucleares somente ocorrem em regiões determinadas pelo eletromagnetismo do elétron que orbita cada próton, o qual ele está neutralizando magneticamente. (Será tratado no estudo das raias espectrais do hidrogênio);

 

  1. A radiação emitida, com comprimento de onda de 2.531,80887753636...Aº, representa uma radiação com frequência de 1.184.814.780.695.037,3466610140871294...hertz/s. Multiplicando-se essa frequência pela Constante de Planck (h), encontramos a Energia cinética da radiação que é coincidente com a Energia cinética do elétron acelerado. Deixando claro que a radiação é produzida pela energia cinética do choque do elétron;

 

  1. A energia cinética do impacto do elétron (4,9 e.V) é igual à energia cinética da radiação produzida pelo impacto (f . h). Ambas 4,9 e.V (7,850665171271271271...x10(-19) joules).

 

  1. Percebe-se que a interpretação original do experimento relacionava corretamente a energia cinética de impacto do elétron acelerado com o átomo, produzindo emissões, porém, não relacionava este impacto com o núcleo atômico;

 

  1. Pela fórmula da energia cinética pode-se determinar a velocidade do elétron acelerado no experimento de Franck e Hertz:

 

11. A interpretação original da energia cinética do elétron acelerado se relacionar diretamente com o a energia cinética da radiação está sendo considerada na determinação matemática das emissões eletromagnéticas espectrais do átomo de hidrogênio, que serão apresentadas no estudo das suas raias espectrais.

 

 

EMISSÕES ESPECTRAIS E O MODELO ATÔMICO DE NIELS BOHR:

 

 

Interpretação de Niels Henrick David Bohr sobre a emissão de radiações eletromagnéticas:

 

No fim do século XIX, foram realizados os primeiros experimentos envolvendo o espectro de radiação atômica, emitido quando descargas elétricas atravessavam gases compostos pelo elemento hidrogênio. Buscava-se, com esses experimentos, responder qual era a estrutura interna de um átomo.

Para responder a esta questão os cientistas buscavam examinar a natureza da luz que os átomos emitiam. O átomo de hidrogênio é o mais simples átomo da natureza, constituído por um elétron orbital e um próton localizado em seu centro de forças. Com uma estrutura tão simples, não foi surpreendente para os cientistas que o átomo de hidrogênio apresentasse, como resultado de experiências espectroscópicas, os mais simples dos espectros de emissão dentre todos os elementos conhecidos.

O espectro do hidrogênio sendo então bem conhecido representava um elemento essencial na compreensão da estrutura atômica. Classicamente, se esperava que o espectro da radiação atômica emitida fosse contínuo, isto é, que o átomo irradiasse energia de maneira contínua.

Assim, A previsão da física clássica, no átomo de hidrogênio, em órbita em torno do próton em uma trajetória circular de raio (r), sob a ação de uma força (centrípeta) de natureza eletrostática e que sob a ação de uma força centrípeta o elétron estaria acelerado, possuindo um movimento orbital de uma carga elétrica em movimento acelerado.

Esta predição da física clássica (leis da eletrodinâmica), o elétron deveria irradiar toda a sua energia emitindo um espectro contínuo de radiação ao espiralar para o centro do átomo. Isto porque, de acordo com as previsões clássicas, toda carga elétrica acelerada irradia uma onda eletromagnética cuja frequência é igual ao de um movimento periódico e esse elétron perderia, em seu movimento orbital, energia por radiação, gerando um espectro contínuo, pois a energia dependeria, de apenas uma variável contínua, o raio.

A perda de energia por radiação implicaria em que o raio orbital se tornasse cada vez menor e a frequência da radiação cada vez maior, um processo que somente terminaria quando o elétron se chocasse com o núcleo atômico. As predições da mecânica clássica indicavam ainda que o elétron levaria menos de um micro segundo para atingir o núcleo!

Os resultados experimentais não corroboravam com esta hipótese de radiação espectral contínua.

Os resultados experimentais obtidos com o hidrogênio indicavam um espectro discreto de emissão atômico: as várias linhas de emissão nas regiões do espectro ótico e não ótico eram sistematicamente espaçadas em várias séries. Assim, quando excitados por um agente externo, átomos irradiam apenas em certas frequências bem definidas. Em caso contrário, átomos não irradiam.

Johann Balmer propôs uma equação empírica que matematicamente conseguia chegar aos valores das ondas das emissões na faixa visível (série de Balmer). Johannes Rydberg propôs uma equação empírica relacionada às linhas espectrais, também para as séries não visíveis, onde tentava explicar matematicamente estas radiações, mas sua fórmula só é válida para o hidrogênio.

 

 

A Teoria de Niels Bohr:

 

Niels Henrick David Bohr introduziu três postulados fundamentais:

 

  1. Postulado das Ondas ou Estados Estacionárias: os elétrons se movem em um átomo somente em certas órbitas, sem irradiar energia;

 

  1. Postulado da Frequência: os átomos irradiam somente quando um elétron sofre uma transição de um estado estacionário para outro, sendo a frequência (f) da radiação emitida, relacionada às energias das órbitas;

 

  1. Princípio da Correspondência: no limite de grandes órbitas e altas energias, os resultados quânticos devem coincidir com os resultados clássicos.

 

O primeiro postulado estabelece que o átomo de hidrogênio, pode existir, sem irradiar energia, em qualquer estado de um conjunto discreto de estados estacionários, com energias bem determinadas, isto é, energias quantizadas. O segundo postulado estabelece que, o átomo de hidrogênio absorve ou emite energia, somente, quando passa de um estado estacionário para outro estado igualmente estacionário. Neste caso, o elétron orbital absorve ou emite um quantum de radiação, ou seja, um fóton.

Os elétrons podem girar em órbita somente a determinadas distâncias permitidas do núcleo. Os cálculos de Bohr mostraram quais as órbitas possíveis.

A primeira órbita situa-se um pouco aquém de um Angstrom do núcleo (0,529 A°). A segunda órbita permitida situa-se em um pouco mais de que 02 Angstroms do núcleo (2,166 A°), ou seja, a segunda órbita permitida seria, portanto, a quarta órbita (n=4).

Para Bohr não existe limite para o número de órbitas teoricamente possíveis. Por exemplo, a centésima órbita de Bohr para o átomo de hidrogênio estaria dez mil vezes, mais afastada do núcleo, do que a primeira órbita, a uma distância de 5.290 Angstroms. Assim, a lei de Bohr afirma que os elétrons agem como se o espaço ao redor do núcleo atômico possuísse trajetos invisíveis, porém, Bohr não deu justificativa para esta estranha situação. Neste ponto chegou à sua segunda lei.

Segundo Niels Bohr, um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia. Além disso, um átomo absorve energia quando um elétron é deslocado de uma órbita de menor energia para uma órbita de maior energia. Em outras palavras, os elétrons saltam de uma órbita permitida para outra à medida que os átomos irradiam ou absorve energia. As órbitas externas do átomo possuem mais energia do que as órbitas internas.

As ideias de Bohr pareciam funcionar muito bem, mas, nem Bohr nem ninguém poderiam compreender exatamente como funcionava.

                                     

 

Emissões eletromagnéticas produzidas pelos impactos dos elétrons acelerados com posítrons nucleares do próton de hidrogênio:

 

 

Descargas elétricas em gases compostos pelo hidrogênio fazem com que elétrons se choquem com prótons dos hidrogênios e atinjam posítrons externos desses núcleos, ocorrendo processos de aniquilação. Nesses processos de aniquilação são liberadas radiações eletromagnéticas que não tem relação com emissão de radiação do elétron orbital.

A energia cinética das emissões depende da energia cinética de impacto dos elétrons acelerados com o posítrons externos dos núcleos dos átomos do gás.

A afirmação que os elétrons ao ganharem energia pulem para outras camadas e quando regressam para camadas mais internas emitam radiação eletromagnética decorre de uma interpretação incorreta sobre a origem dessas emissões de radiações eletromagnéticas, pois, não se relacionam com elétrons e sim com processos de aniquilações desses elétrons com posítrons externos componentes dos núcleos atômicos dos gases, por onde é incidida corrente elétrica com graus diferentes de velocidades de aceleração desses elétrons.

O elétron que gira ao redor do próton está contido pela força de contenção que este elétron sofre devido ao equilíbrio da força de atração magnética entre este elétron e o posítron a mais do próton deste hidrogênio e a força de resistência da energia escura que envolve este próton, pois a energia escura exerce uma compressão concêntrica na matéria, numa espécie de competição com a matéria, para o preenchimento do volume ocupado pelos elétrons e posítrons constituintes deste próton. Esta compressão produz um aglutinamento desta energia escura e este aglutinamento produz uma barreira de resistência para que o elétron da eletrosfera seja atraído, mas, não consiga vencer essa barreira de resistência dessa energia escura aglutinada.

A força de contenção é o resultado do equilíbrio entre a força de resistência da energia escura aglutinada e a força de atração magnética.

Existe para cada camada eletrônica uma força de contenção do elétron que é maior na camada K, e para cada camada mais distante do núcleo esta força de contenção seja menor, mas, isto não representa dizer que o elétron em si possua uma quantização específica de energia, que se relacione com o raio (distância do elétron em relação ao centro do átomo) ou com a camada eletrônica, pois esta relação representa uma interpretação incorreta das reais forças envolvidas. Esta força de contenção é a resultante entre a atração entre o próton e o elétron e a força de resistência da energia escura aglutinada ao redor deste núcleo atômico, criando tal força de contenção na “camada eletrônica” possível para este elétron.

A força de contenção não tem relação com a força centrípeta de natureza eletrostática. Esta força de atração entre este elétron e o posítron a mais do próton é de natureza magnética (força de atração magnética) e o movimento orbital é consequência das interações do campo magnético existente e do campo elétrico que se forma no movimento do elétron. Este movimento é um movimento uniforme, somente deixando de ser uniforme se receber energia cinética externa, como por exemplo, de uma radiação eletromagnética que se choca com este elétron e transfere energia cinética a este elétron, que pode ser uma radiação que chega ou que é emitida pelo núcleo atômico, que pode ser causada por diversos fatores.

As raias espectrais do hidrogênio foram interpretadas sem haver inclusão, em qualquer teoria, do núcleo atômico, como participante das emissões das radiações eletromagnéticas.

 

 

 

Gases submetidos à corrente elétrica:

 

Quando elementos químicos são submetidos a descargas elétricas ocorrem emissões eletromagnéticas.

Os elétrons não emitem radiações quando retornam ao nível atômico como a teoria atual preconiza. As diferenças espectrais que ocorrem quando é submetida corrente elétrica em gases são resultantes de processos de aniquilações entre os elétrons da corrente elétrica e posítrons externos dos prótons do elemento químico.

Quando um elétron é acelerado e choca-se com algum posítron localizado na linha equatorial do próton do hidrogênio, toda a força de impacto será transmitida à radiação produzida na aniquilação entre o elétron e este posítron externo deste próton, sendo que a radiação produto desta aniquilação receberá energia cinética deste impacto, determinante de sua frequência. Elétrons que se chocam nesta faixa, produzirão radiações com maiores frequências de emissão.

 

 

 

Relações entre as fórmulas de Balmer e Rydberg nas emissões espectrais do hidrogênio:

 

Sem saber, Balmer e Rydberg utilizam relações físicas de um choque de um elétron com uma esfera com dimensões do próton de hidrogênio, deixando nas suas fórmulas, evidências de que as emissões nas descargas elétricas em gases, são produzidas por interações de elétrons acelerados com posítrons externos, constituintes dos núcleos atômicos. Esses eventos são completamente descritos pela Mecânica Clássica.

 

 

 

Determinação Matemática da Fórmula de Balmer:

 

Análise das emissões nucleares para a série de Balmer:

 

Na análise das frequências das raias espectrais, Balmer contou com uma aceleração de elétrons específica, diferente das utilizadas para as outras séries. A maior frequência para cada série é dependente da velocidade do elétron que irá se chocar com o posítron externo do próton.

Como as radiações são consideradas emissões de elétrons que retornam a camadas mais internas, a maior energia cinética do elétron para a série de Balmer (aproximadamente 3,4 e.V.) seria a energia necessária para que o elétron retornasse da terceira camada para a segunda e emitisse a quantidade limite para esta série em forma de radiação, ou seja, uma radiação de frequência de 822.954.353.663.635,35604822735817274...hertz/s, mas, as emissões são de origem nuclear, pelo impacto de um elétron acelerado com um posítron externo constituinte do próton do hidrogênio.

Em cada impacto do elétron acelerado com um posítron nuclear, será produzida uma radiação com a frequência produzida pela energia cinética do impacto.

 

 

As emissões explicadas pela Mecânica Clássica: Produção de radiação com energia máxima para a série:

 

Quando o choque do elétron acelerado ocorre no posítron localizado na linha equatorial do próton, a energia cinética do impacto produzirá emissões com frequências máximas para esta série (a velocidade dos elétrons acelerados determina a série).

A maior frequência das emissões produzidas por aceleração de elétrons nessa série é aquela resultante do choque de um elétron nesta linha equatorial do próton.

 

   

Energia Cinética do impacto do elétron com incidência angular:

 

 

A energia cinética de impacto é determinante para a energia do produto do processo de aniquilação (essa energia determina a frequência da radiação emitida).

A energia cinética (E.c.) é o produto da massa do elétron (Me) pela velocidade do elétron incidente ao quadrado (Ve²) dividido por dois (2), e para incidências anguladas multiplica-se este valor pelo cosseno do ângulo (Cos. Â) entre a componente vertical e a direção do vetor de incidência do elétron no núcleo.

 

Ocorrência do choque do elétron acelerado em um plano inclinado com o núcleo do hidrogênio:

 

O elétron orbital da primeira camada apresenta movimento de rotação no seu eixo (spin) que determina o movimento de translação. Estes movimentos determinam para o próximo elétron da primeira camada eletrônica o seu spin e o seu movimento orbital, que será obrigatoriamente de spin contrário ao primeiro elétron e em relação ao movimento orbital, será uma órbita perpendicular a do primeiro elétron (Princípio de exclusão de Pauli).

No átomo de hidrogênio, como somente possui um elétron, os elétrons acelerados somente terão penetração quando o elétron do hidrogênio estiver orbitando pelo lado oposto ao da incidência da corrente elétrica e somente poderá se chocar em local permitido pelo campo eletromagnético do elétron orbital. Portanto, perpendicular à órbita do elétron orbital e variando conforme ele orbita (a possibilidade eletromagnética para o impacto vai se alterando durante a órbita do elétron do hidrogênio).

Outro fator determinante do local do choque é a distância (d), pois, o elétron acelerado, após ser possível sua penetração em direção ao próton, terá que percorrer, cada vez mais, um espaço um pouco maior para ocorrer o choque.

Estas distâncias progressivamente maiores do centro para a periferia e a possibilidade eletromagnética para o impacto provocada pela velocidade do elétron orbital (que é acompanhado pelo seu campo eletromagnético) determinam impactos cada vez mais afastados, da linha equatorial para os estremos do próton.

Esta penetração possível e a distância maior que terá que ser percorrida é determinante, para que somente em alguns ângulos sejam possíveis os processos de aniquilação, resultando, assim, as raias específicas do hidrogênio.

A inclinação não é do elétron da corrente elétrica e sim determinada pela inclinação da esfera do próton, pois a incidência é perpendicular à órbita do elétron e, somente, será permitido choque, com incidência perpendicular com variações de 0º a 90º em relação à faixa equatorial coincidente com o plano da órbita do elétron. Sendo assim, a cada choque mais afastado do centro, mais inclinado estará o núcleo em relação à corrente elétrica.

A força de impacto é dependente desse ângulo em que o elétron atinge o posítron externo e em resposta as frequências serão determinadas pela energia cinética do impacto.

 

Um choque com um plano inclinado, produzido por um elétron, obedece a seguinte equação:

Pode-se determinar a energia cinética de cada frequência emitida da série de Balmer que não atinja a linha equatorial do próton do hidrogênio pela seguinte relação:

Assim, determina-se o ângulo de incidência do elétron e, também, da emissão da radiação, pois, são conhecidas as frequências emitidas (raias espectrais do hidrogênio).

 

 

Série de Balmer (no vácuo) e seus ângulos correspondentes:

 

Estão sendo utilizados os valores das ondas no vácuo, e a velocidade da luz em 299.972.458 m/s – que produziriam a maior frequência da série de Balmer de 822.954.353.663.635,35604822735817274...hertz/s, bem como, o menor comprimento de onda da série:  3.645,068 x 10(-10) metros:

Linhas específicas de impacto dos elétrons acelerados na Série de Balmer, bem como os ângulos de impacto em relação ao Próton do Hidrogênio:

 

 

Estas linhas determinadas acabam produzindo impactos do elétron com um plano inclinado e a partir da zona equatorial, em cada ângulo possível de ocorrer tal impacto a radiação terá sua energia cinética e, consequentemente, sua frequência (f) determinada pela multiplicação da frequência máxima da série (F) pelo cosseno do ângulo de incidência (Cos. Â). Isto significa dizer que, a quantização da energia espectral, é uma interpretação incorreta dos acontecimentos físicos. Isto não é quantização da energia espectral, é apenas uma singularidade, que ocorre devido às influências eletromagnéticas do átomo.

Esta quantização não tem o mesmo sentido que as energias discretas que ocorrem nas emissões espectrais específicas dos elementos químicos.

A energia das emissões espectrais não é quantizada. A possibilidade eletromagnética de impacto determinada pelo campo eletromagnético do elétron orbital do hidrogênio, por exemplo, e a determinação dos ângulos de impacto após a linha equatorial do próton desse hidrogênio determinam as emissões específicas (discretas). Mas, isto não quer dizer que a energia espectral seja quantizada como princípio, apenas, significa que as emissões produzidas por choques de elétrons no núcleo, produzem emissões com quantidades específicas de energia por possuírem linhas determinadas de impacto nesse núcleo, em ângulos, diferentes e específicos, como demonstrado neste estudo.

Outra questão muito importante, a considerar, é que as camadas eletrônicas não têm participação alguma nesta “quantização”, como determina a teoria atualmente aceita. O que leva à conclusão atual, que o momento angular orbital do elétron seja quantizado, é a interpretação incorreta da origem das emissões eletromagnéticas e, consequentemente, toda a formulação matemática baseada nessa interpretação.

Relações entre o espectro do hidrogênio e a fórmula empírica de Johann Balmer:

 

 

Na resolução matemática dos espaçamentos das raias espectrais das emissões do hidrogênio, Johann Balmer utilizou como constante o valor de uma onda 3.644 x 10 (-10) metros, que é aproximadamente o comprimento da menor onda da série (frequência limite - mais alta frequência da série), que produzia ótimos resultados se multiplicada por uma fórmula empírica na determinação dos comprimentos em Angstroms de todas outras ondas do espectro do hidrogênio emitidas em sua série. Esta onda representa a radiação ultravioleta limite de sua série que é resultante do impacto do elétron na faixa equatorial do próton do hidrogênio (0º - zero grau).

 

 

Determinação física e matemática da fórmula de Balmer, a partir da fórmula da Energia cinética das radiações do espectro do hidrogênio:

 

Pela Energia cinética das radiações:

As emissões decorrentes de aniquilações entre os elétrons acelerados e os posítrons externos constituintes do próton do hidrogênio:

 

No choque, do elétron acelerado com um posítron nuclear, ocorrerão processos de aniquilação com formação de uma radiação eletromagnética com energia cinética determinada pela energia cinética do impacto. As emissões dependem dos ângulos do impacto e estes ângulos são específicos, conforme comentado anteriormente.

 

A figura acima mostra que todas as ondas de emissão do hidrogênio, da série de Balmer, são encontradas multiplicando-se, a menor onda das emissões 3.645,068 x 10 (-10) metros, pelo inverso do Cosseno dos ângulos entre a componente vertical e a direção do vetor de incidência do elétron no núcleo do hidrogênio.

 

 

Determinação da Fórmula de Balmer pela utilização dos ângulos de incidência do elétron acelerado:

 

Como foram encontrados os ângulos entre a componente vertical e a direção do vetor de incidência, foi possível, também, determinar qual relação entre os números empíricos descobertos por Balmer e a formulação Física em que as radiações são provenientes de choques dos elétrons com os núcleos de hidrogênio.

 

 

Determinação da velocidade dos elétrons acelerados da Série de Lyman:

 

Será utilizada a fórmula da energia cinética newtoniana para determinação da velocidade dos elétrons acelerados na Série de Lyman, assim como, na série de Balmer. A velocidade dos elétrons acelerados da série de Lyman é exatamente o dobro da velocidade dos elétrons acelerados da Série de Balmer:

Ângulos de impacto na Série de Lyman:

 

Para as frequências da série de Lyman, como a maior frequência é F = 3.291.817.414.654.541,424192909432691...hertz/s, foram encontrados os seguintes resultados angulares:

Na série de Lyman a Energia Cinética Me.Ve²/2) é quatro vezes maior que na série de Balmer. Isso representa que os elétrons acelerados apresentam, na determinação das emissões da Série de Lyman, a velocidade (Ve Lyman = 2.188 km/s)  duas vezes maior que a velocidade da Série de Balmer (Ve Balmer = 1.094 km/s).

 

 

Determinação física e matemática da fórmula empírica de Rydberg:

 

Relação entre o espectro do hidrogênio e a fórmula empírica de Johannes Rydberg:

 

Johannes Rydberg utilizou uma fórmula empírica que determina as ondas emitidas em todas as séries, desde que o resultado de sua fórmula fosse divisor do número 01 (um).

Rydberg utiliza uma constante que representa a frequência máxima da série de Lyman dividida pela velocidade da luz:

Esta constante, multiplicada pelos números empíricos da fórmula (que representam o cosseno do ângulo entre a componente vertical e a direção do vetor de incidência do elétron no choque com o próton do hidrogênio para a série de Lyman), resulta nas ondas da série de Lyman.

Para as outras séries, Rydberg, sem perceber, multiplicou esse produto pelas relações ao quadrado das velocidades de cada série em relação a serie de Lyman (definidos na fórmula original por números empíricos).

 

 

 

Relações da Fórmula de Rydberg com os reais fatores envolvidos na determinação dos inversos dos comprimentos das ondas de todas as Séries espectrais do hidrogênio:

 

 

Na determinação dos comprimentos de ondas de todas as séries, Rydberg utilizou números empíricos que se relacionam com impactos dos elétrons acelerados com pósitrons nucleares, produzindo a energia cinética das emissões eletromagnéticas. Essas relações estão relacionadas no quadro abaixo:

Por acreditar que as emissões eram provocadas por transições dos elétrons, das camadas eletrônicas mais externas para as mais internas, seria possível que esses elétrons poderiam possuir localização em camadas muito afastadas (tendendo ao infinito), mas como, as raias não se relacionam com camadas eletrônicas, os resultados de varias transições são impossíveis para a dimensão nuclear do hidrogênio.

 

O Resultado da Fórmula de Rydberg e suas correspondências:

 

O que as fórmulas de Balmer e de Rydberg representam:

 

Tanto Balmer quanto Rydberg utilizaram empiricamente, sem perceberem, números que se relacionam com a Energia Cinética de impacto do elétron com a esfera nuclear e os números empíricos representam relações matemáticas e físicas entre o impacto e o próton do hidrogênio, descritos inteiramente pela Mecânica Clássica.

Suas fórmulas não levaram em consideração as frequências envolvidas nas suas determinações. Relacionaram com as ondas (Balmer) e com o inverso das ondas (Rydberg), provavelmente, este fato dificultou a compreensão dos números empíricos empregados e a visualização da relação de tais números empíricos com o próton nuclear.

Os comprimentos das ondas emitidas na série de Lyman podem ser determinados pela seguinte equação:

Análise dos ângulos de impacto dos elétrons no próton de hidrogênio nas séries de Paschen, Balmer e Lyman:

Os ângulos de impacto das séries espectrais do hidrogênio apresentam distâncias de espaçamentos diferentes devido às diferenças das velocidades dos elétrons, característica de cada série espectral.

Quanto mais os elétrons estão acelerados, mais distantes se encontram, em relação aos outros elétrons da corrente elétrica.

Para ocorrer esta distribuição de choques em que os elétrons com maiores velocidades chocam-se mais espaçados, além da influência da velocidade do elétron orbital e do fato de que a cada impacto, mais distante da linha equatorial do próton, será percorrida uma distância maior, tem que haver outra variável nas determinações destes impactos, pois, sem essa variável, os impactos teriam que ocorrer em relação inversa ao que realmente ocorrem.

O campo elétrico dos elétrons acelerados tem relação com suas velocidades (mais energia cinética resulta em comprimentos de ondas maiores para os elétrons), e isto faz com que os elétrons se mantenham, na corrente elétrica, mais próximos ou mais afastados, dependendo dessa velocidade.

Os ângulos de impacto da série de Lyman se repetem nas outras séries espectrais, demonstrando que as velocidades se alteram, alterando, por isto, a distância dos elétrons ordenados na corrente elétrica.

Como os elétrons acelerados da Série de Lyman estão 04 vezes mais afastados, em relação aos elétrons acelerados da Série de Balmer, deveriam se chocar 04 vezes mais distanciados no núcleo se a velocidade fosse igual, mas, como a velocidade destes elétrons é duas vezes maior, percorrem a mesma distância em metade do tempo, se chocando duas vezes mais espaçados que os elétrons da Série de Balmer.

Será apresentado, no estudo da Constante de Coulomb, que as dimensões dos elétrons são proporcionais à sua energia cinética, e este fato faz com que os elétrons com maior energia cinética, possuam comprimento de ondas maiores, o que faz com que fiquem mais afastados em relação aos outros elétrons na corrente elétrica.

 

 

                             

 

 

 

 

 

 

 

CONTINUA...

bottom of page