Spektralserien und der Franck-Hertz-Versuch
Die Spektralserien des Wasserstoffatoms sind wie ein Fingerabdruck - jedes Element hat sein einzigartiges Muster. Die Lyman-Serie UV−Bereich,n=1, Balmer-Serie teilweisesichtbar,n=2 und Paschen-Serie Infrarot,n=3 entstehen durch Übergänge zu verschiedenen Grundniveaus.
Die universelle Formel lautet: Eph=13,6 eV⋅(m21−n21) mit der Rydberg-Konstante. Diese beschreibt alle möglichen Übergänge im Wasserstoffatom.
Der Franck-Hertz-Versuch ist der experimentelle Beweis für quantisierte Energieniveaus. Elektronen werden durch eine Spannung UH beschleunigt und kollidieren mit Quecksilberatomen. Bis 4,9 V passieren nur elastische Stöße - keine Energieübertragung.
Ab 4,9 V werden die Stöße unelastisch: Die Elektronen geben exakt 4,9 eV an die Quecksilberatome ab, wodurch diese angeregt werden. Das charakteristische Leuchten entsteht, wenn die Atome wieder in den Grundzustand zurückfallen und Photonen emittieren.
Aha-Moment: Die regelmäßigen Stromeinbrüche bei Vielfachen von 4,9 V beweisen, dass Atome nur ganz bestimmte Energieportionen aufnehmen können - Quantisierung in Aktion!