Quantenphysik multimedial: Atomare Spektren

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Der Versuch in diesem Video zeigt, wie mithilfe eines Prismas weißes Licht in die Spektralfarben zerlegt wird. Konkretes Beispiel ist das Spektrum des Wasserstoff-Atoms.

Beschreibung

Der Versuch in diesem Video zeigt, wie mithilfe eines Prismas weißes Licht in die Spektralfarben zerlegt wird, aus denen das weiße Licht besteht.

Wählt man als Lichtquelle allerdings ein bestimmtes Gas - hier Neon, erscheinen nur ganz bestimmte Spektrallinien. Aus diesem Grund ist das Licht der Neonröhre nicht weiß, sondern gelblich orange. Beim Helium ergeben sich andere und bei Wasserstoff wiederum andere Linien, hier nur vier im sichtbaren Bereich.

Joseph von Fraunhofer hat mit einem ähnlichen Aufbau das Spektrum von Sonnenlicht untersucht. Er entdeckte schwarze Linien im Farbspektrum - die man heute Fraunhofer-Linien nennt. Dabei werden ganz bestimmte Frequenzen aus dem Spektrum des Sonnenlichts auf dem Weg zu uns absorbiert. Emissionsspektren sind charakteristisch für das jeweilige Element, ähnlich Fingerabdrücken. Man kann also aus den schwarzen Absorptionslinien folgern, welche Elemente auf der Sonnenoberfläche vorkommen. Auf diese Weise wurde Ende des 19. Jahrhunderts das Element Helium auf der Sonnenoberfläche entdeckt.

Heutzutage kann man die Sonne in unterschiedlichen Wellenlängen beziehungsweise Spektralbereichen direkt aus dem Weltraum beobachten. Nach der Entdeckung der Spektrallinien, die als Fingerabdruck und charakteristische Eigenschaft jedes Elements vermessen werden können, stellt sich die offensichtliche Frage, was die Ursache für diese Spektren ist. Die wichtigsten Meilensteine bis zur heutigen Erklärung durch die Quantenphysik werden in den nächsten Lehrvideos vorgestellt.

Projekt "Quantenspiegelungen"

Das hier vorgestellte Video ist Teil des Projektes "U2: Quantenspiegelungen" vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster. Mathematisch fundierte Visualisierungen eröffnen Schritt für Schritt einen Zugang zu moderner Atomphysik – vom Wasserstoffatom bis zum Periodensystem der Elemente.

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Institut für Didaktik der Physik - WWU Münster

Dieser Beitrag wird in Kooperation mit dem Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster angeboten.

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Dieser Beitrag wird in Kooperation mit SCIENCeMOTION angeboten.