Kapitel 28: Licht als Träger von Energie

Physik-Referat
Licht als Träger von Energie
Pschait Melissa
Kapitel 28: Licht als Träger von Energie
Frage 61:
a.) Ein Linienspektrum ist eine Art „Fingerabdruck“ eines Elements! Erkläre diese
Aussage und verwende dabei die Abbildung:
 Ein Linienspektrum ist eine Art
„Fingerabdruck“, da ein
Elektron in einem Atom nicht
beliebig viel an Energie
aufnehmen und wieder
abgeben kann, sondern nur
ganz bestimmte Mengen.
Wenn ein Elektron von einem
höheren Niveau auf ein tieferes Niveau „springt“ (sie kippen von einem
Schwingungszustand zum anderen, stetiger Prozess), dann wird jene mögliche
Energie freigesetzt. Diese Energie, welche frei wird, transportiert das Photon. Somit
können Gase nur in bestimmten Farben leuchten und das Linienspektrum ist eine Art
„Fingerabdruck“, weil es von dem möglichen „Energieniveau“ der Elektronen
abhängt.
Also jedes Element sendet Licht mit seinen charakteristischen Wellenlängen aus. Mit
Hilfe von Spektrenanalysen war es möglich, neue Elemente zu identifizieren (z.B.:
Cäsium und Rubidium).
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Licht als Träger von Energie
Pschait Melissa
b.) Ein großer und heißer Stern leuchtet blau und hat eine typische
Oberflächentemperatur von etwa 10.000 Kelvin. Eine blaue Reklameleuchte hat
natürlich nicht diese Temperatur. Warum ist das aber so? Worin liegt der
Unterschied in den beiden Spektren? Verwende für deine Erklärung die Tabelle:
 Gase unter Normaldruck (Erdatmosphäre) erzeugen Linienspektren. Wenn der Druck
aber erhöht wird, dann beeinflusst dies auch die einzelnen Atome und somit auch die
Energieniveaus in den Orbitalen. Somit sind auch andere Energieniveaus, als in einem
isolierten Atom möglich- deshalb beginnen die Linien auseinander zu fließen. Ist der
Druck extrem hoch wie zum Beispiel in Sternen, dann fließen die Linien so weit
auseinander, dass ein kontinuierliches Spektrum entsteht. Im Sonneninneren ist der
Druck um 1010 -mal größer, als der Luftdruck der Erdatmosphäre.
c.) In der Abbildung siehst du oben das Spektrum einer Nieder- und unten das einer
Hochdruck-Natriumdampflampe. Was ist der Unterschied und wie kommt er zu
Stande? Welcher Zusammenhang besteht zu Frage b?
 Im Spektrum der Niederdruck-Natriumdampflampe fließen die Linien des Spektrums
nicht so weit auseinander, wie die des Hochdruck-Natriumdampflampen-Spektrums.
Dies hängt vom Druck ab. Durch den hohen Druck sind die Energieniveaus in den
Orbitalen beeinflusst -deshalb beginnen die Linien auseinander zu fließen.
Wie schon in der Frage b beantwortet wurde, desto höher der Druck, desto weiter
fließen die Linien des Spektrums auseinander.
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Pschait Melissa
d.) Schätze möglichst einfach ab, wie viele Photonen eine 100 Watt Glühbirne pro
Sekunde aussendet. Verwende dazu die Gleichung E=h*f (Planck’sches
Wirkungsquantum)und die Tabelle (h=6,6*10-34 Js).
 E= Energie
h= Planck-Konstante
f=Frequenz
Ich nehme die mittlere Frequenz an: (4,0+7,1)/2= 5,55
E= (6,6*10-34)*(5,55*1014)
 E= 3.663*10-19 (Joule pro Photon)
Ein Watt = 1Joule/Sekunde
W=1J/s
Die Glühbirne hat aber: 100W=100J/s
100J /3.663*10-19= 2.73*1020  ~
3*1020