Modelo de Bohr e raias espectrais

No modo Modelo, o átomo aparece de dois jeitos lado a lado: o modelo de Bohr, com as camadas K, L, M…, e a escada de energia por subníveis (s, p, d). Quando o elétron salta de um nível mais alto para um mais baixo, ele emite um fóton cuja cor depende da diferença de energia entre os níveis. No modo Experimento, a luz de um tubo de descarga passa por uma fenda e por um prisma e forma, na placa fotográfica, as raias espectrais do elemento: um "código de barras" de luz que identifica cada átomo. Com o espectro de absorção, luz branca atravessa o átomo (no Experimento, uma lâmpada ilumina o gás do tubo, sem descarga): ele só absorve as cores com a energia exata de um salto a partir do nível fundamental, que viram linhas escuras. Por isso o espectro de absorção tem menos linhas que o de emissão. Muitos gases, como o hidrogênio e o hélio, só absorvem ultravioleta: na placa fotográfica, que mostra só o visível, não aparecem linhas escuras. No modo Montar, o átomo é montado arrastando prótons, nêutrons e elétrons (ou escolhendo o elemento na tabela periódica), até o oganessônio (Z = 118), com a distribuição pelo diagrama de Pauling: o número de prótons define o elemento, elétrons a mais ou a menos formam um íon e os nêutrons mudam a massa (os isótopos). Com o átomo neutro, o botão "Ver o espectro" leva ao modo Modelo com esse elemento (o simulador só tem as raias dos átomos neutros).

Os níveis de energia e as raias são valores medidos, tirados do banco de dados de espectros atômicos do NIST. A cor de cada raia vem da diferença de energia entre dois níveis, $\lambda = hc/\Delta E$. Só no hidrogênio o modelo de Bohr dá esses valores exatamente ($E_n = -13{,}6/n^2$ eV); nos outros átomos, os raios das camadas são apenas ilustrativos. Raias muito próximas aparecem como uma só. Na absorção, a chance de cada salto absorver vem da força de oscilador calculada com os coeficientes de Einstein do NIST; a luz branca da simulação manda mais fótons nas energias desses saltos do que uma lâmpada real, para as linhas aparecerem em segundos.

Marco P. M. de Souza