Das Liebig-Laboratorium Lehramt AC1 neu

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2 Farbe
Warum ist ein grünes Leuchten in zahlreichen Fernsehkriminalfällen ein Indiz für ein Verbrechen? Warum brennen Lithium-Salze mit
roter Flamme und warum erscheint eine Suspension von Goldnanopartikeln blau? Woher kommen diese Farbeindrücke?
Farbreaktionen und -eindrücke bestimmen das tägliche Leben und sind auch ein wesentlicher Bestandteil der Analytischen Chemie.
Tatsächlich haben „Farben“ ganz verschiedenen Ursachen. In diesem Projekt werden grundlegende Phänomene, die zu
Farbeindrücken führen, unterschieden und Messmethoden vorgestellt. Die erarbeiteten physiko-chemischen Kenntnisse bilden die
Grundlage für sämtliche weiteren Praktika in den verschiedenen Lehrbereichen.
2.1 Wissenswertes vorab
Licht: Besteht aus elektromagnetischen Wellen, die Energie mit bestimmter Wellenlänge und Ausbreitungsrichtung transportieren.
Absorption: Absorption von sichtbarem Licht führt zu einer elektronischen Anregung der Materie, die Intensität des einfallenden Lichts wird
dadurch abgeschwächt.
Fluoreszenz: Nach Absorption von Licht können manche Materialien die aufgenommene Energie in Form von sichtbarem Licht, als Fluoreszenz
oder Phosphoreszenz, wieder abgeben.
Streuung: Elastische Lichtstreuung führt nur zu einer Änderung der Ausbreitungsrichtung.
Optische Spektroskopie: Absorption, Fluoreszenz und Streuung einer Probe sind stoffspezifische Eigenschaften. Die spektral aufgelöste
Bestimmung dieser Eigenschaften durch die optische Spektroskopie ermöglicht somit die zerstörungsfreie Analyse von Stoffen.
Farbreaktionen: Chemische Reaktionen, bei deren Verlauf eine Farbänderung auftritt.
2.2 Lernziele und einführende Literatur
Lernziele: Ursache von Farbeindrücken, Licht als elektromagnetische Welle und Licht als Photonen, Lichtintensität als Funktion der
Wellenlänge, Spektrum, Absorption, Streuung, Fluoreszenz, Extinktion, Spektrometer, UV/Vis-Spektroskopie, Lambert-Beer-Gesetz,
Flammenfärbung, dispersive Elemente, Polarisator, optische Filter, additive/subtraktive Farbmischung, Polarisation, Kontinuum, Linienspektrum.
Einführende Literatur: Vorlesungsskript, Atkins
2.3 Vorversuche
Spektrale Zerlegung einer Weiß-Lichtquelle
Weißes Licht besteht aus verschiedenen Spektralanteilen, die mittels eines dispersiven Elements räumlich aufgespalten werden können.
Dispersive Elemente sind beispielsweise Prismen oder optische Beugungsgitter. Auch feine Wassertropfen können Licht in seine spektralen
Bestandteile aufteilen und so einen Regenbogen verursachen.
Im ersten Vorversuch sollen die Funktionsweisen verschiedener dispersiver Elemente untersucht werden.
Versuch 2.1
Untersuchen Sie die optischen Eigenschaften eines Prismas, eines Beugungsgitters und eines Handspektroskops mit Hilfe verschiedener
Lichtquellen (z. B. Neonröhre, Sonne, Taschenlampe). Betrachten Sie dazu das ausfallende bzw. reflektierte Licht unter verschiedenen
Winkeln. Variieren Sie auch den Einfallswinkel. Betrachten sie des Weiteren die Reflexion einer Taschenlampe auf der Unterseite einer CD
und einer DVD.
Frage 2.1
Skizzieren sie den Strahlengang des Lichts durch das Prisma und die Aufspaltung des Lichts. [2P]