Die Beobachtung und Analyse der Spektren leuchtender Gase war der Schlüssel zu der Entwicklung moderner Atommodelle. Eine herausragende Rolle spielt dabei das einfachste aller Atome – das Wasserstoffatom. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde das Spektrum des Wasserstoffs sehr detailliert untersucht. Mit Hilfe empfindlicher Detektoren konnten auch Spektrallinien im Infraroten und im Ultravioletten beobachtet werden. Der Schweizer Gymnasiallehrer Balmer entdeckte bereits im Jahr 1884 die nach ihm benannte Serie und den mathematischen Zusammenhang zwischen den Wellenlängen.
Methoden der Spektroskopie

Subjektives Spektrum des Wasserstoff

Aufgaben
- Beschreibe die klassische und die subjektive Methode der Spektroskopie im Heft. Welche Messgrößen müssen aufgenommen werden, um die Wellenlänge zu bestimmen? Notiere auch die notwendigen Formeln. Achtung: Die Näherung \sin \alpha \approx \tan \alpha ist hier nicht anwendbar. Bestimme mit der subjektiven Methode die Wellenlänge der drei sichtbaren Spektrallinien.
- Zeige, dass die Frequenzen der Balmer-Serie der Rydbergformel genügen: f=f_R\cdot \left( \frac{1}{n_1^2}-\frac{1}{n_2^2} \right) mit der sog. Rydbergfrequenz f_R = 3{,}29\cdot 10^{15} Hz und den sog. Quantenzahlen n_1=2 und n_2=3; 4; 5; \dots
- Bestimme n_1 und n_2 für die Serien: Paschen, Brackett, Pfund.
- Bestimme die zu Grenzwellenlängen gehörigen Frequenzen und Photonenenergien in eV. Trage die Seriengrenzenergien in ein Termschema ein und weise nach, dass die Spektrallinien den Differenzen der Seriengrenzenergien entsprechen.
Tipp
zu 1. und 2. Stelle die Daten in einer Tabelle dar:

Führe diese Schritte für die Serien Balmer, Paschen, Bracket und Pfund durch.
4 Kommentare
Kommentieren →Sehr geehrter Herr Fuchs,
Im Anhang können Sie meine Tabelle der Serien der Wellenlängen finden.
VG Tristan
Serien der Wellenlängen
Wellenlängen beim Subjektivem Spektrum des Wasserstoffs
Anbei die Fotos:
Vielen Dank, Moritz, ich integriere deine Fotos in die Galerie „Methoden der Spektroskopie”.