Ph9 Aufnahme und Abgabe von Energie: Unterschied zwischen den Versionen

Durch Brechung in einem Medium wie Glas wird weißes Licht in seine Spektralfarben aufgespaltet.

Weißes Licht besteht aus allen Farben unseres Farbspektrums.

  Versuch

Schau dir dieses Videos an

und notiere deine Beobachtungen.

Die Spektren leuchtender Körper können einen kontinuierlichen Verlauf haben (Sonnenlicht, Glühlampe). Sie haben ein kontinuierliches Spektrum. Dieses sieht man, wenn das Licht durch ein Prisma geht, dabei gebrochen wird und in seine Spektralfarben zerlegt wird.
Leuchtende Lampen können aber auch nur aus einzelnen Farben bestehen, den sogenannten Linien, sie haben dann ein Linienspektrum Dieses gibt Aufschluss über die chemische Zusammensetzung der Lichtquelle.

  Versuch

Im nächsten Video geht es um das Sichtbarmachen von Linienspektren. Im Unterricht hätten wir das ausgesendete Licht hinter einem Prisma beobachtet. In dem Video werden Gitter verwendet, die auch weißes Licht aufspalten. Schau dir hierzu die ersten 10 Minuten des Videos an.

Auf dieser Seite von Leifiphysik wird das Zustandekommen von Spektren mit schönen Applets erklärt.

In der Atomhülle sind die Elektronen auf bestimmten Bahnen um den Kern. Auf diesen Bahnen haben die Elektronen ganz bestimmte Energiewerte. Zwischenwerte für Elektronen gibt es in der Atomhülle nicht. Das Atom hat diskrete Energieniveaus.
Auf inneren Bahnen ist der Energiewert des Elektrons kleiner als auf einer äußeren Bahn. Nehmern die Elektronen eine Energie auf, die geraden der Differenz der Energieniveaus zweier Bahnen entspricht, dann kann es von der inneren Bahn auf die äußere Bahn gehoben werden. Diese Energieaufnahme kann durch eine angelegte Spannung, durch Stöße, ... erfolgen.

Das Atom ist dann in einem angeregten Zustand.
Wenn ein Elektron auf eine höhere Bahn gelangt ist, bleibt es nicht dort, sondern will wieder auf eine Bahn niedrigerer Energie herunter, da in der Natur jedes System in einem Zustand niedrigster Energie sein will. Dabei gibt es dann die Energiedifferenz in Form eines Photons ab.
Ein Photon ist eine elektromagnetische Welle, die wir als Licht in einem bestimmen Frequenzbereich sehen.

  Merke

Ist das Elektron auf der innersten Bahn m = 1, dann ist das Wasserstoffatom bzw. das Elektron im Grundzustand. Wird das Elektron in der Hülle des Wasserstoffatoms auf eine Bahn m > 1 gehoben, dann ist das Wasserstoffatom angeregt und das Elektron hat nun auf der Bahn m eine höhere Energie, die genau der Energiedifferenz der Bahnen m und 1 entspricht.
Der Übergang des angeregten Atoms in den Grundzustand kann auf verschiedene Arten erfolgen. Das Elektron kann gleich auf seine Bahn m = 1 gehen und das Atom gibt dabei die Energiedifferenz der zwei Energieniveaus der Bahnen als Photon ab. Oder das Elektron geht über eine oder mehrere innere Bahnen in den Grundzustand. Dabei werden jeweils die Energiedifferenzen der Energieniveaus der Bahnen als Photonen abgegeben. Nur bei Übergängen auf die Bahn m = 2 sehen wir die ausgesendeten Photonen als Licht. Im Bohrschen Atommodell sind diese Übergänge möglich:

Im sichtbaren Bereich erhält man diese Spektrallinien, die charakteristisch für Wasserstoff sind:

Rotes Licht ist energieärmer als blaues Licht, also entsteht die orange (rote) Linie beim Übergang von m = 3 zu m = 2, die türkise (hellblaue) Linie beim Übergang von m = 4 zu m = 2, die nächste blaue Linie beim Übergang von m = 5 zu m = 2, ...

Die Energie eines Photons ist abhängig von seiner Frequenz (Farbe des Lichts). Sie ist am größten am blauen Rand des Spektrums und am kleinsten am roten Rand des Spektrums.

Die Energie eines Photons ist durch E = h·f gegeben. Dabei ist f die Frequenz des Photons und h = 6,626·10^-34Js das Plancksche Wirkungsquantum.
Ein Photon ist eine elektromagnetische Welle.