Emissions- und Absorptionslinien und Spektren

Aus der Erfahrung weißt Du, dass Sonnenlicht weiß ist. Aber aus was besteht Sonnenlicht? Wenn Du Dir diese Frage stellst, fragst Du nach dem Spektrum des Lichtes.

Ein Spektrum zeigt auf, wie intensiv eine Wellenlänge vertreten ist.

Beispiel

Vielleicht hast Du schon mal gesehen, wie ein Prisma Licht in einen Regenbogen auftrennen kann. Dann siehst Du, dass Licht eigentlich aus vielen Farben (Wellenlängen) besteht.

Arten von Spektren

Es gibt zwei Arten von Spektren (1.) kontinuierliche Spektren. Bei kontinuierlichen Spektren sind alle möglichen Wellenlängen vertreten - von infrarot bis hin zu ultraviolett.

Dann gibt es noch (2.) diskrete Spektren. Bei diskreten Spektren sind nur einzelne Wellenlängen vertreten, also nur Linien. Hier haben die Photonen (Lichtteilchen) also eine ganz bestimmte Energie.

Physik; Quanten; 9. Klasse Gymnasium; Emissions- und Absorptionslinien und Spektren

Beispiel

Glühbirnen und LEDs haben kontinuierliche Spektren. Sie unterscheiden sich nur darin, dass das Maximum an Intensität bei unterschiedlichen Wellenlängen erreicht wird. Bei LEDs ist das oft bei blau, bei Glühbirnen ist das eher im roten Bereich.

Eine Quecksilberdampflampe hat ein diskretes Spektrum. Sie hat eine charakteristische Farbe. Diese ist gleich bei jeder Quecksilberdampflampe.

Emission und Absorption

Wenn Licht auf Atome scheint, kann dieses aufgenommen (absorbiert) werden. Das passiert bei Atomen aber nur bei ganz bestimmten Wellenlängen. Dann spricht man von Absorptionslinien.

Beispiel

Wenn Du das Spektrum der Sonne betrachtest, dann ist dieses weitestgehend kontinuierlich. Ab und zu fehlen aber einzelne Wellenlänge. Diese speziellen Wellenlängen werden von Stoffen in der Sonne absorbiert. Sie sind als Fraunhoferlinien bekannt.

Physik; Quanten; 9. Klasse Gymnasium; Emissions- und Absorptionslinien und Spektren

Umgekehrt kann ein Atom auch Licht abgeben (emittieren). Dieses Licht hat dann wie das absorbierte Licht eine ganz bestimmte Wellenlänge. Dann spricht man von Emissionslinien.

Beispiel

Wenn Du Emissionslinien betrachtest, dann ist das Spektrum diskret. Die stärksten Emissionslinien von der Quecksilberdampflampe sind bei $435\,\text{nm}$  (ultraviolett) und bei $546\,\text{nm}$ (grün).

Physik; Quanten; 9. Klasse Gymnasium; Emissions- und Absorptionslinien und Spektren

Bei Emissions- und Absorptionslinien gilt in beiden Fällen, dass diese Linien charakteristisch für ein jeweiliges chemisches Element sind. Es kann auch mehrere Linien für ein Atom geben. Mit ihnen kann man also die Zusammensetzung von Stoffen ermitteln.

Grund für die Emissions- und Absorptionslinien sind die Elektronen im Atom.

Diese können die Energie des Lichtes aufnehmen (absorbieren), aber nur bei ganz bestimmten Wellenlängen.

Wenn die Elektronen Energie abgeben, wird dabei Licht abgestrahlt (emittiert). Auch das passiert nur für bestimmte Energien.