Alternativer Bildtext:

das aus Licht unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Frequenzen besteht. Erzeugung von Spektren Prismenspektrum quelle Trifft von einer Lichtquelle kommendes weißes Licht auf ein Prisma, Licht- Licht) stärker gebrochen als die langwelligen Anteile (rotes Licht). Dadurch kommt es zu einer Auffächerung des Lichtes unterschiedlicher Wellenlänge. Gitterspektrum Verwendet man anstelle eines Prismas ein optisches Gitter, so tritt an diesem Gitter Beugung auf. Das gebeugte Licht überlagert sich, wobei die Lage der Interferenzmaxima auf einem Schirm von der Wellenlänge abhängig ist. Es entstehen farbige Interferenzstreifen, die in ihrer Gesamtheit jeweils ein Spektrum bilden. Die Spektren im Vergleich Spektralanalyse 2. 1. O Spalt 0. Infrarot Rot Orange Gelb Grün Blau Violett Ultraviolett weißes Licht Prisma Gitter I I 1. 780 nm 700 nm 600 nm 500 nm 400 nm 390 nm farbiges Licht 2. Schirm Entwickelt um 1860 gemeinsam vom deutschen Physiker Gustav Robert Kirchhoff und dem Chemiker Robert Wilhelm Bunsen eine Untersuchungsmethode, bei der man aus einer Untersuchung des Spektrums darauf schließen kann, welche Stoffe am Zustandekommen des Spektrums beteiligt waren Mithilfe von Spektralapparaten (Prismenspektroskop oder Gitterspektroskop) Aus ihrer Wellenlänge kann man ermitteln, welchen Stoffen sie zuzuordnen sind Kann zur Entdeckung neuer Stoffe führen O Kirchhof und Bunsen fanden kurz nach der Entwicklung 10 neue Elemente Chemiker entdeckten das Gas Helium Spektren und Spektralanalyse präsentiert von Tam Doan Nguyen, Klasse 10c am 12.10.2017 Spektrum • Ein Band, das aus Licht unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Frequenzen besteht Infrarot Rot Orange Gelb Grün Blau Violett Ultraviolett 780 nm 700 nm 600 nm 500 nm 400 nm 390 nm Erzeugen von Spektren - Prisma Licht- quelle weißes Licht Prisma farbiges Licht Erzeugen von Spektren - optisches Gitter Spalt 8 Gitter I Schirm Die Spektren im Vergleich a) b) 2. 1. 0. 1. 2. Was ist ein Spektrum? KLICK Unter einem Spektrum versteht man in der Optik ein Farbband, also ein Band, das aus Licht unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Frequenzen besteht. KLICK Dieses Bild zeigt ein kontinuierliches Spektrum mit den sechs Spektralfarben und den Wellenlängen. Hier ist das für den Menschen nicht sichtbare infrarote und ultraviolette Licht. Für die Erzeugung von Spektren gibt es zwei Möglichkeiten: Man kann ein Spektrum mithilfe eines Prismas oder mithilfe eines optischen Gitters erzeugen. KLICK Wenn weißes Licht auf ein Prisma scheint, so wird es gebrochen. Dabei wird blaues Licht stärker gebrochen als rotes Licht. Dadurch kommt es zu einer Auffächerung des Lichtes unterschiedlicher Wellenlänge. Es entsteht ein Prismenspektrum. KLICK Verwendet man anstelle eines Prismas ein optisches Gitter, so tritt an diesem Gitter Beugung auf. Das gebeugte Licht überlagert sich, wobei die Lage der Interferenzmaxima auf einem Schirm von der Wellenlänge abhängig ist. Es entstehen farbige Interferenzstreifen, die zusammen jeweils ein Gitterspektrum bilden. KLICK Ein Prismenspektrum und ein Gitterspektrum unterscheiden sich lediglich in der Abfolge der Farben. Bei Verwendung von weißem Licht kann man in beiden Fällen ein kontinuierliches Spektrum beobachten. Wie breit das Spektrum jeweils ist, hängt von den gegebenen Bedingungen ab. KLICK Ob durch Zerlegung von Licht ein kontinuierliches Spektrum oder ein Linienspektrum entsteht, hängt nur von der Lichtquelle ab. Ein kontinuierliches Spektrum entsteht dann, wenn das Licht von glühenden festen Körpern, Flüssigkeiten oder Gasen unter hohem Druck ausgeht. So liefert z. B. das Licht einer Glühlampe ein kontinuierliches Spektrum. das von der Sonnenoberfläche oder von anderen Sternen ausgehende Licht liefert ebenso ein kontinuierliches Spektrum. KLICK Ein Linienspektrum entsteht dann, wenn das Licht von heißen Gasen unter geringem Druck ausgeht, also z. B. von Leuchtstoffröhren oder Quecksilberdampflampen.KLICK Die Linienspektren verschiedener leuchtender Gase unterscheiden sich deutlich voneinander. Jedes Gas sendet ein ganz charakteristisches Spektrum aus. Das heißt: Kennt man das Spektrum einer Lichtquelle, dann kann man daraus schließen, welche Stoffe sich in dieser Lichtquelle befinden KLICK Ein Spektrum, das allein durch das Licht entsteht, nennt man Emissionsspektrum. Solche Emissionsspektren können kontinuierliche Spektren oder Linienspektren sein. Was für ein Spektrum entsteht, hängt von der jeweiligen Lichtquelle ab KLICK Befindet sich zwischen einer Lichtquelle und dem Prisma oder dem Gitter ein Stoff, z.B. Natriumdampf, dann entsteht eine andere Art von Spektrum. Von dem durchstrahlten Körper werden genau die Teile des Spektrums absorbiert (aufgenommen), die er selbst ausenden würde, wenn er leuchtet. Wenn z. B. Natriumdampf leuchtet, sendet er gelbes Licht aus. Wenn dagegen weißes Licht durch nicht leuchtenden Natriumdampf hindurchgeht, werden genau diese Teile des Spektrums absorbiert. An den betreffenden Stellen erscheinen also schwarze Linien. Da diese schwarzen Linien durch Absorption zustande kommen, bezeichnet man das entstehende Spektrum als Absorptionsspektrum. KLICK Entwickelt wurde die Spektralanalyse um 1860 gemeinsam von dem deutschen Physiker GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF (1834-1887) und dem Chemiker ROBERT WILHELM BUNSEN (1811-1899). Sie haben folgendes festgestellt: KLICK Unter Spektralanalyse versteht man eine Untersuchungsmethode, bei der man darauf schließen kann, welche Stoffe am Zustandekommen des Spektrums beteiligt waren. KLICK Spektralanalysen werden mithilfe von Spektralapparaten durchgeführt. Je nach der Art und Weise, wie das Licht in seine Bestandteile zerlegt wird, unterscheidet man zwischen Prismenspektroskopen und Gitterspektroskopen. Das bezeichnet man auch als Prismenspektrometer oder Gitterspektrometer. Das Licht, das untersucht werden soll, wird durch einen Spalt auf ein Prisma oder ein Gitter gelenkt und dort in seine Bestandteile zerlegt. Dann können die Spektrallinien ausgemessen werden.KLICK Aus ihrer Wellenlänge kann man ermitteln, welchen Stoffen sie zuzuordnen sind. KLICK In der Übersicht sind für einige Stoffe ausgewählte Spektrallinien des sichtbaren Bereiches mit ihren Wellenlängen angegeben. Man sieht: Die Messungen müssen sehr genau sein, um damit eindeutig eine Zuordnung zwischen den gemessenen Wellenlängen und den betreffenden Stoffen vornehmen zu können. KLICK Nutzung spektralanalytischer Untersuchungen Mithilfe der Spektralanalyse können Stoffproben auf ihre Zusammensetzung untersucht werden. Dazu reichen schon relativ kleine Mengen aus.KLICK Spektralanalyse kann auch zur Entdeckung neuer Stoffe führen. So gelang es kurz nach der Entwicklung der Spektralanalyse durch KIRCHHOFF und BUNSEN, 10 neue Elemente zu finden, die bis dahin noch nicht bekannt waren. Eines der Elemente, das die Chemiker durch spektralanalytische Untersuchungen entdeckten, war ein Gas, das nach dem griechischen Wort für Sonne (helios) benannt wurde, weil man es 1868 erstmals im Sonnenspektrum nachweisen konnte. das Helium wurde dann erst nach mehr als 25 Jahren später, im Jahr 1894, auch auf der Erde nachgewiesen. Im Bild seht ihr den Aufbau eines einfachen Prismenspektralapparates.