Spektrallinien - Gymnasium Liestal
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Das Spektrum des Lichts Manuel Erdin Gymnasium Liestal, 2012 Sterne • Sterne stehen scheinbar unveränderlich am nächtlichen Himmel. • Eine Veränderung oder Entwicklung lässt sich nicht beobachten. • Aber: Es gibt sehr viele Sterne! Und längst nicht alle sind gleich! Rigel (β Ori) 770 LJ von der Erde entfernt Betelgeuse (α Ori) 640 LJ von der Erde entfernt Orion Quelle: Wikipedia Sterne • Das Licht der Sterne ist die einzige Information, die wir gewinnen können. • Auch bei stärkster Vergrösserung bleibt ein Stern ein winziger Punkt ohne Ausdehnung. Albiero (β Cyg) Doppelstern, 390 LJ von der Erde entfernt Quelle: Wikipedia Die Sonne ist der einzige Stern, der die Beobachtung der Oberfläche zulässt. Quelle: Wikipedia Sternenlicht • Welche Informationen lässt sich aus dem Licht der Sterne gewinnen? Spektrum • Licht lässt sich mit einem Prisma in seine Spektralfarben zerlegen. • Auch das Licht unserer Sonne oder anderer Sterne lässt sich zerlegen. Quelle: Wikipedia Spektrum Das Spektrum der Sonne enthält rätselhafte schwarze Linien Quelle: Wikipedia Spektrum • Entdeckt hat diese Spektrallinien 1814 der deutsche Optiker und Physiker Joseph von Fraunhofer (1787–1826). Quelle: Wikipedia Spektrum • Fraunhofers Entdeckung wurde wurde später von Gustav Kirchhoff (1824– 1887) und Robert Bunsen (1811–1899) erklärt. Von links: G. Kirchhoff, R. Bunsen, H. Roscoe Quelle: Wikipedia Wasserstoff Atomkern +1 Elektron –1 Helium Atomkern +2 Elektron –1 Elektron –1 Kohlenstoff Atomkern +6 6 Elektronen –6 Wie Licht entsteht Rand der Atomhülle Elektronenschalen Jede Schale entspricht einer bestimmten Energie. Wie Licht entsteht Energie Das Elektron nimmt Energie auf und verlässt das Atom. Wie Licht entsteht Licht Ein anderes Elektron wird vom Atom eingefangen und gibt Energie in der Form einer Lichtwelle (eines Photons) ab. Wie Licht entsteht Kontinuierliches Spektrum Wie Licht entsteht Energie Stimmt die Energiemenge mit der Energiedifferenz zweier Niveaus überein, so wechselt das Elektron das Niveau. Wie Licht entsteht Licht Kurze Zeit später springt es wieder in die alte Position zurück und gibt die gleiche Energiemenge als Welle resp. als Photon wieder ab. Wie Licht entsteht Die Differenzen zwischen den Niveaus entsprechen bestimmten Energiemengen und damit bestimmten Wellenlängen (Farben). Wie Licht entsteht Die Wellenlängen sind charakteristisch für ein Element wie ein Fingerabdruck. Wie Licht entsteht Kontinuierliches Spektrum Emissionsspektrum Wie Licht entsteht • Treffen die Wellen (Photonen) eines kontinuierlichen Spektrums auf ein Atom, so werden viele Elektronen von einem unteren in ein höheres Niveau versetzt. • Kurze Zeit später springen sie zurück und geben die Energie als Welle resp. Photon wieder ab. Wie Licht entsteht • Die Richtung bei der Abgabe ist in der Regel aber anders. Die absorbierten Farben werden gestreut. • Im kontinuierlichen Spektrum fehlen die entsprechenden Farben. Wie Licht entsteht Kontinuierliches Spektrum Emissionsspektrum Absorptionsspektrum Informationen • Zusammensetzung der Sterne (Elemente) • Oberflächentemperatur • Radiale Bewegung (auf uns zu oder weg)
