Laborversuch: Prismenspektrometer 1 Aufgaben - Carl-Engler
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Physikalisches Praktikum Laborversuch: Carl-Engler-Schule Karlsruhe BS, BK, FS Prismenspektrometer 1 Aufgaben 1.1 Kalibrierung des Prismenspektrometers Erstellen Sie ein Diagramm zur Kalibrierung des Prismenspektrometers. Bestimmen Sie dazu im Minimum der Ablenkung die Winkel, die zu den angegebenen acht Wellenlängen der Spektrallinien einer Quecksilberdampflampe gehören. Das Kalibrier-Diagramm stellt den abgelesenen Winkel oder den Ablenkungswinkel δ in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ dar. 1.2 Bestimmung von Wellenlängen Bestimmen Sie mit Hilfe des in Aufgabe 1 erstellten Diagramms die Wellenlängen von zehn starken Spektrallinien einer Hg/Cd-Lampe (Quecksilber/Cadmium). Schätzen Sie dabei ab, wie genau die Wellenlänge einer einer Spektrallinie bestimmt werden kann. Vergleichen Sie ihre Ergebnisse mit Literaturwerten. 1.3 Bestimmung des Brechungsindex (Dispersionskurve) Ermitteln Sie für die Spektrallinien aus Aufgabe 2 die zugehörigen Brechungsindizes ni des Prismenglases und stellen Sie die Dispersionskurve n=f(λ) grafisch dar. Für den Brechungsindex ni (bei der Wellenlänge λi) gilt für die Minimalablenkung δmin die Beziehung: δ min+ω ) 2 sin( ω ) 2 sin( n j= Dabei ist δmin der minimale Gesamtablenkungswinkel der entsprechenden Spektrallinie und ω der brechende Winkel des Prismas. 1.4 Bestimmung einer unbekannten Substanz Bestimmen Sie die Wellenlängen einer unbekannten Spektrallampe und schließen Sie aus dem Spektrum auf die emittierende Substanz. Zur Auswahl stehen: Quecksilber Quecksilber/Cadmium Neon Kalium Helium Natrium Cäsium Cadmium Zink Thallium prismenspektrometer.odt Geßler / Müller Jul 2011 www.ces.karlsruhe.de/culm/ Seite 1 von 2 Physikalisches Praktikum 2 Carl-Engler-Schule Karlsruhe BS, BK, FS Hinweise Die verwendeten Spektrallampen enthalten Atome eines Metalls (oder mehrerer Metalle) bei sehr geringem Druck, die bei Betriebstemperatur als Gas vorliegen. Nach einer Anregung durch Elektronenstoß emittieren sie Photonen mit Energien, die für das Metall charakteristisch sind. Die zugehörigen Wellenlängen des Lichtes liegen großteils im sichtbaren Bereich (VIS). Messungen an den Spektrallampen sollten nur im thermischen Gleichgewicht, d.h. wenn die Lampe eine stabile Endtemperatur erreicht hat, durchgeführt werden. Das Vorschaltgerät zur Lampe besteht aus einer großen Induktivität (Spule), mit der der hohe Einschaltstrom begrenzt wird. Die Grundfläche des Prismas ist ein gleichseitiges Dreieck. Der brechende Winkel γ ist der Winkel zwischen der Eintritts- und der Austritts-Seite. Verläuft der Lichtstrahl (grün) im Prisma symmetrisch, dann erreicht die Gesamtablenkung δ (gegenüber dem ungebrochenen Strahl) ein Minimum. Diese Einstellung des Spektrometers ist reproduzierbar und führt zu einer (halbwegs) linearen Dispersionskurve. prismenspektrometer.odt Geßler / Müller Jul 2011 www.ces.karlsruhe.de/culm/ Seite 2 von 2
