2. 1.2 quantenhafte Absorption

2. 1.2 quantenhafte Absorption
• Emission und Absorption am Beispiel von Natrium
Versuch 1 : Natriumlinie
Aufbau und Durchführung :
In die nichtleuchtende Flamme eines
Bunsenbrenners wird Natriumchlorid (Kochsalz)
gebracht. Das entstehende Licht wird mit einem
Prisma spektral zerlegt.
Beobachtung :
Durch das Natriumchlorid wird die Flamme intensiv gelb gefärbt. Das Spektrum zeigt
eine einzige gelbe Linie, die Natriumlinie.
2. 1.2 quantenhafte Absorption
• Emission und Absorption am Beispiel von Natrium
Versuch 2 : Umkehr der Natriumlinie
Aufbau und Durchführung :
Das Licht einer Halogenlampe zeigt ein
kontinuierliches Spektrum. Die Lampe emittiert
also Photonen mit allen denkbaren
Energiebeträgen aus dem Bereich des sichtbaren
Spektrums. In den Strahlengang wird ein
Glaskolben mit Natriumgas gehalten.
Beobachtung :
Im Spektrum erscheint an der Stelle der gelben Natriumlinie eine schwarze Linie. Das
Natriumgas im Glaskolben leuchtet matt gelb.
2. 1.2 quantenhafte Absorption
• Emission und Absorption am Beispiel von Natrium
Versuch 3 : disjunktes Spektrum
Aufbau und Durchführung :
Spektral zerlegtes Licht mit diskreten Linien
außerhalb des matt gelben Bereichs geht durch
den Glaskolben mit Natrium.
Beobachtung :
Durch Einfügen des mit Natrium gefüllten Kolben ändert sich am Spektrum
nichts , selbst wenn eine der Linien in der Nähe der gelben Natriumlinie liegt.
Deutung der Versuchsreihe :
Versuch 1 : Natriumlinie
• Natriumatome geben im sichtbaren Bereich
Photonen der Wellenlänge λ=589nm und der
ℎ𝑐
Energie 𝐸 = 𝜆 = hf = 2,1 eV ab.
• Nur Photonen mit genau diesem Energiebetrag
werden auch absorbiert und – wie das Leuchten des
Gases zeigt – in alle Raumrichtungen verteilt
wieder emittiert. Da davon nur ein sehr geringer Teil
in Richtung des Schirms fällt, erscheint im Spektrum
diese Stelle dunkel.
Versuch 2 : Umkehr
Versuch 3 : Disjunktion
• Photonen mit einer anderen Energie werden
nicht absorbiert. Die Wellenlänge der Na-Linie
beträgt 589nm, die der gelben Hg-Linie
578nm.
2. 1. das Elektron im eindimensionalen Potentialtopf
2. 1.1 quantenhafte Emission
Versuch 1,2,3 : Natriumlinie, Umkehr der Natriumlinie, Disjunktion
Natriumatome absorbieren Photonen genau der Energie und Wellenlänge, die auch
von ihnen ausgesendet werden. Dieser spezielle Effekt heißt Umkehr der
Natriumlinie. Atome absorbieren genau diejenigen Energiebeträge, die sie auch
emittieren.
• Bemerkung : Der Vorgang, dass ein Atom durch Absorption eines Photons
angeregt wird und bei Rückkehr in den ursprünglichen Zustand ein gleichartiges
Photon wieder ausgesendet wird, heißt Resonanzabsorption.
Übung 3
a) Die Na-Dampflampe sendet Licht der Wellenlänge λ=589nm aus. Bestimmen
Sie die Energie, die ein Photon dieser Strahlung überträgt.
b) Die Photonen der Strahlung mit λ=589nm werden in Versuch 2 nicht auf dem
Schirm nachgewiesen. Erklären Sie, wohin ihre Energie transportiert wird.
Übung 4
In Versuch 2 wird die Halogenlampe durch eine Na-Lampe ersetzt. Diese Lampe
sendet ausschließlich das in Versuch 1 gezeigte gelbe Licht aus.
a) Vergleichen Sie das Spektrum mit dem von Versuch 2.
b) Beschreiben Sie, wie dann der Glaskolben mit Na-Dampf im Licht der NaDampflampe erscheint.