Atomspektren

Lichtspektren- Einführende Beispiele

Im folgenden Kapitel soll eine Methode vorgestellt werden, mit der man die physikalische Struktur von Atomen erschliessen kann. Es handelt sich dabei um die sogenannte Spektralanalyse. Sie soll der Ausgangspunkt unserer Modellbildung in der Atomphysik sein.

Linienspektrum

Bereits in der Mitte des 19. Jahrhunderts hatten Kirchhoff und Bunsen entsprechende Experimente durchgeführt. Sie erkannten, dass chemische Elemente beim Einbringen in eine Flamme Licht aussenden, welches durch ein Prisma zerlegt, nur bestimmte charakteristische Wellenlängen aufweist. Genauer gesagt handelt es sich dabei um ein Linienspektrum.

Solch ein Linienspektrum erhält man auch, wenn man das Gas eines bestimmten chemischen Elements in einer Entladungsröhre anregt und dabei das emittierte Licht (Emissionsspektrum) analysiert. Als Beispiel sei hier das Emissionsspektrum von Eisen (Fe) gezeigt:

Fe-Emissionsspektrum

Kontinuierliches Spektrum

Es gibt jedoch neben diesen diskreten Spektren (Linienspektren) auch kontinuierliche Spektren, in denen also Licht aller Wellenlängen vertreten ist. Untersuchungen hierzu zeigen, dass man ein kontinuierliches Spektrum bekommt, wenn man das emittierte Licht eines glühenden festen oder flüssigen Körpers durch ein Prisma laufen lässt.

kontinuierliches Spektrum des normalen/weißen Lichts

Folgende Frage liegt auf der Hand:

Warum senden leuchtende (angeregte) Gase oder in einer Flamme eingebrachte chemische Elemente ein Linienspektrum aus? Was ist der Mechanismus, der zu einem Linienspektrum führt?

Wir werden die Fragen im Kurs beantworten.