Tagungsbericht der VdS-Fachgruppe SPEKTROSKOPIE

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Bei meiner letzten Reise nach Mesopotamien habe ich diese Texte entdeckt... 64 …und hier sind die originalen Keilschriften.
Jugend-forscht-Projekt „Solarspektroskopie Sara Butte, Martin Gotthardt, Deborah Weißer & Lara Wimmer Friedrichs-Gymnasium Kassel, Astronomie-AG, Humboldtstraße 5, 34117 Kassel, www.friedrichsgymnasium-kassel.de Einführung in die Spektroskopie Zunächst ist es wichtig, sich mit grundlegenden theoretischen Aspekten der Spektroskopie zu befassen. Hauptsächlich geht es darum, den Prozess der Absorption und Emission zu verstehen. a) - Verschiedene Spektrentypen � Ein glühender Festkörper, eine Flüssigkeit oder ein sehr dichtes Gas sendet ein kontinuierliches Spektrum aus. Die Farbabfolge im sichtbaren Teil ist wie bei einem Regenbogen: violett-blau-grün-gelb-orange-rot. Es enthält keine Linien, da es Licht in allen Wellenlängen aufweist, die kontinuierlich ineinander übergehen. � Ein glühender fester oder flüssiger Körper, der von einem kühleren Gas umgeben ist, sendet ein Absorptionsspektrum aus, das äußerlich nichts anderes ist als ein kontinuierliches Spektrum, das jedoch von schwarzen Absorptionslinien durchzogen ist. Wo sich jeweils die Absorptionslinien befinden, hängt von dem jeweiligen Atom, Molekül oder Ion ab. (Die Sonne sendet solch ein Spektrum aus.) � Ein leuchtendes Gas sendet ein Emissionsspektrum (Linienspektrum) aus, d.h. man sieht einzelne schmale scharfe Linien in unterschiedlichen Farben auf schwarzem Hintergrund. Die Anordnung und die Intensität der Linien hängt vom jeweiligen Gas ab. (Abb. 1) Abbildung 1: Kontinuierliches Spektrum (oben) und Absorptionsspektrum (unten). b) - Wie kommt ein kontinuierliches Spektrum zu Stande? 65 Dies lässt sich am besten mithilfe eines Schwarzkörpers erklären. Ein schwarzer Körper ist ein Ideal, das so in der Natur nicht vorkommt. Ein Schwarzkörper reflektiert kein Licht, da jedes Photon unmittelbar nach seiner Entstehung wieder absorbiert wird. Daraus folgt ein kontinuierliches Spektrum. Die Erkenntnis von Max Planck (1900) in Bezug auf die Schwarzkörperstrahlung war, dass sich die Energie proportional zur Frequenz verhält. Diese Konstante erhielt den Namen "Plancksches �34 Wirkungsquantum" ( 6. 625 � 10 Js ). Die Intensitäten der einzelnen Farben hängen hierbei nur von der Temperatur ab und können durch die Plancksche Strahlungsformel berechnet werden. c) - Die Entstehung der Absorptions- und Emissionslinien Die Entstehung der Absorptions- und Emissionslinien resultiert aus dem Atomaufbau. Wir wollen uns zuerst mit dem Wasserstoffatom befassen, weil dies aufgrund seines leichten Atomaufbaus mit einem Proton im Atomkern und einem Elektron, das um den Kern kreist, am leichtesten zu verstehen ist. Wichtig ist, sich erst einmal mit dem Bohrschen Atommodell zu befassen, da man mit dessen Hilfe den Aufbau und das Verhalten von Atomen vielleicht besser nachvollziehen kann. Die Modellvorstellung von Bohr besagt, dass sich um den Atomkern Bahnen befinden, die mit den Elektronen des Atoms besetzt sind; jedoch gibt es auch unbesetzte Bahnen bzw. Bahnen, die erst dann existieren, wenn Elektronen auf diese springen. Zu beachten ist, dass die Elektronen auf ihren Bahnen kreisen und dabei keine Energie abstrahlen. Kommen wir zurück auf das H-Atom: Durch die positive Ladung im Kern wird das negativ geladene Elektron an den Kern gebunden. Nun stellen wir uns folgendes vor: Das Elektron kreist auf der Bahn, die sich am nächsten am Atomkern befindet. Die Bahn nummerieren wir mit der Zahl “1“. Diesen Zustand bezeichnet man als Grundzustand. Aber wir wissen ja bereits, dass es auch noch viel mehr Niveaus gibt, die weiter vom Kern entfernt sind; und außerdem
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Ehm… bevor ich die Tagung eröffn
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Die Beobachtung des spektroskopisch
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eicht wird, beträgt 217,92 km/s [3
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