Aufnahmen des Spektrums einer Energiesparlampe

Das Spektrum einer Energiesparlampe - aufgenommen mit verschiedenen Belichtungszeiten – vermittelt einen Eindruck von der Leistungsfähigkeit des Spektrometers.

Anforderungen an die Kamera

Makroeinstellung

Nahezu jede Digitalkamera eignet sich, um mit dem Spektrometer Spektren zu fotografieren. Da der Spalt und die vom Gitter erzeugten Spaltbilder nur 20 Zentimeter von der Kamera entfernt sind, muss die Kamera eine Makroeinstellung haben.

Optischer Zoom, manuelle Belichtungseinstellung

Außerdem ist ein optischer Zoom nützlich, um das Spektrum vergrößert aufnehmen zu können. Bei allen digitalen Kameras wird die Belichtung automatisch eingestellt. Eine Unterbelichtung von lichtschwachen Linien oder eine Überbelichtung von besonders intensiven Linien kann in der Regel durch Anpassung der Automatik ausgeglichen werden. Günstig ist es, wenn man Blende und Belichtungszeit manuell einstellen kann. Die in diesem Beitrag gezeigten Bilder wurden mit der Digitalkamera DMC-FX550 von Panasonic aufgenommen, welche neben der automatischen Belichtung auch eine manuelle Belichtungseinstellung erlaubt.

Blick in das Innere des Spektrometers

"Testbild" mit der Energiesparlampe

Energiesparlampen sind nicht nur für "Testaufnahmen" interessant. Sie können auch als Lichtquellen für die Kalibrierung des Spektrometers verwendet werden. Sie eignen sich für die Behandlung der Spektralanalyse im Unterricht besonders gut, weil sie preiswert, überall verfügbar und leicht zu handhaben ist. Die aktuelle Diskussion zur europaweiten Umstellung von Glühlampen auf Energiesparlampen liefert einen willkommenen Anknüpfungspunkt. Ein Blick mit der Kamera in das Innere des Spektrometers, das auf eine Energiesparlampe gerichtet ist, zeigt Abb. 4 (zur Vergrößerung bitte anklicken).

Spektren erster und zweiter Ordnung

Für die in Abb. 4 gezeigte Aufnahme wurde bewusst eine besonders lange Belichtungszeit (acht Sekunden) gewählt, um auch lichtschwache Details sichtbar werden zu lassen. Auf der linken Seite des Fotos erkennt man den Spalt. Er wird sehr stark überstrahlt, und man ahnt nicht, dass er nur 15 Mikrometer breit ist. Im Zentrum erscheint etwas überbelichtet das Spektrum erster Ordnung. Die lange Belichtungszeit lässt auf der rechten Seite neben dem Spektrum erster Ordnung auch einen Teil des lichtschwachen Spektrums zweiter Ordnung erscheinen, wobei die blaue Linie besonders deutlich hervortritt. Ein besonderer Effekt entsteht durch das wenige Licht, das vom Spalt her den Innenraum beleuchtet. Man erkennt die Kanten der zwischen Spalt und Gitter liegenden Blende und den Widerschein des durch die Blende auf den Boden fallenden Lichtes.

Spektrum einer Energiesparlampe

Wenn man beim Fotografieren den optischen Zoom der Kamera benutzt, können Spektren besonders genau untersucht werden. Abb. 5 (zur Vergrößerung bitte anklicken) zeigt für eine Energiesparlampe (OSRAM DULUXSTAR) Ausschnitte solcher Fotos, die mit drei verschiedenen Belichtungszeiten aufgenommen wurden. Bei einer Belichtungszeit von einer Viertelsekunde (Abb. 5, oben) sind nur die lichtstärksten Linien zu sehen, sie werden besonders scharf abgebildet. Bei den längeren Belichtungszeiten von einer Sekunde (Abb. 5, mittig) und vier Sekunden (Abb. 5, unten) werden diese Linien durch Überstrahlung etwas breiter.

Dafür erscheinen neue Linien, die wegen ihrer geringen Intensität eine lange Belichtungszeit benötigen. Im unteren Teil von Abb. 5 sind die Wellenlängen der Spektrallinien in Nanometern angegeben, bei denen es sich im Wesentlichen um die von Quecksilber handelt. Sie wurden von dem Schüler Steffen Urban im Rahmen seiner Facharbeit am Kopernikus-Gymnasium in Wissen mit großer Genauigkeit vermessen und durch Literaturwerte abgesichert (siehe Vermessung der Spektren von Energiesparlampen).

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Volker Martini

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