Das Spektroskop (die Fraunhofer'sche Linse)

Gemmologische Akademie WIFI Linz
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Spektroskopie ist eine Gruppe von Beobachtungsverfahren, die anhand des Spektrums
(Farbzerlegung) von Lichtquellen untersuchen, wie elektromagnetische Strahlung und Materie
in Wechselwirkung stehen.
Sie sind wichtige Analysemethoden der Physik, Chemie und Astronomie und gehen auf
eine 1859 von Kirchhoff und Bunsen gemachte Entdeckung zurück, dass verschiedene
chemische Elemente die Flamme eines Gasbrenners auf charakteristische Weise färben.
Zuvor hatte bereits Joseph von Fraunhofer 1814 im Spektrum der Sonne auftretende dunkle
Linien untersucht, ohne allerdings ihren Ursprung erklären zu können. Die Untersuchung
der Lichtemission bzw -absorption von Molekülen und Atomen mit Hilfe von Gitter- und
Prismenspektrometern sind die ältesten spektroskopischen Verfahren. Sie werden daher
auch als Klassische Spektroskopie bezeichnet. Viele der grundlegenden Untersuchungen
über den Aufbau des Atoms wurden erst durch die Entwicklung und Anwendung hochauflösender
Gitter- und Prismenspektrometer möglich.
Das Spektrum (lat. spectrum = Erscheinung in der Einbildung) ist ein Farbband, das die im
weißen Licht vereinigten Farben (Spektralfarben) nach Brechung oder Beugung nebeneinander
ausbreitet (rot-orange-gelb-grün-blau-violett). Jede dieser Farben entspricht einer
bestimmten Wellenlänge: von Rot (ca. 0,76 u (u = Gamma)) bis Violett (ca. 0,4 u) abnehmend.
Farbige Flammen, Funkenentladungen in einem Gas unter vermindertem Druck
zeigen keine zusammenhängenden, kontinuierlichen Spektren, sondern nur farbige Linien
und Bänder, die zum Erkennen des Elementes dienen (Spektroskopie). Durch diese
sind viele Elemente entdeckt worden.
'Die einzelnen Spektralfarben entsprechen einer bestimmten Wellenlänge von Rot mit ca.
700 nm bis Violett mit ca. 400 nm.
Bei verschiedenen Mineralarten gibt es Steine, deren Farbe fast dieselbe ist und deren physikalische
Eigenschaften keine sichtbaren Unterschiede zeigen. Am Beispiel von rotem
Spinell und Granat sieht man, dass unter Umständen eine Unterscheidung nur noch
spektroskopisch möglich ist. Aber auch Steine, deren Lichtbrechung höher liegt als der
Refraktometermessbereich, zeigen teilweise diagnostische Spektren wie z.B. der Zirkon.
Beim Diamant ist die Spektroskopie kaum wegzudenken. Oft wird jedoch für eine Laboreinrichtung,
das sogenannte Spektralphotometer nötig sein, um feststellen zu können, ob
es sich um einen behandelten oder natürlich farbigen Diamanten handelt.
Absorption:
Die Absorption (lat. absorbere = verschlingen) des Lichtes ist eine Schwächung der Lichtintensität
beim Übertritt aus einem opt. Medium in ein anderes. Minerale mit geringer Absorption
sind durchsichtig, mit starker Absorption undurchsichtig. Die Absorption ist von der
Wellenlänge abhängig. Werden einzelne Wellenlängen stärker oder ganz absorbiert,
so entstehen Färbungen, die den nicht absorbierten Wellenlängen entsprechen. Bei annähernd
gleicher Absorption aller Wellenlängen erscheint ein Mineral weiß
Absorptionsspektrum:
Das Absorptionsspektrum ist das durch Absorption des weißen Lichtes in einem farbigen
Körper veränderte Spektrum; es ist für viele Schmuck- und Edelsteine sehr charakteristisch und
wird zu deren Bestimmung und Kontrolle verwendet.
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