Reso­nanz­ab­sorp­tion und Resonanzfluoreszenz

Nach dem Bohr­schen Atom­mo­dell kön­nen Atome beim Quan­ten­sprung Pho­to­nen absor­bie­ren und emit­tie­ren. Zu einer Absorp­tion kommt es aber nur dann, wenn die Ener­gie h·f des ein­fal­len­den Pho­tons genau mit der Ener­gie­dif­fe­renz ΔE des Quan­ten­sprungs über­ein­stimmt. Die bei­den Ener­gie­werte sind in Reso­nanz mit­ein­an­der. Daher bezeich­net man diese Form der Absorp­tion als Reso­nanz­ab­sorp­tion. Bei der Absorp­tion ver­schwin­det das Pho­ton und seine Ener­gie geht über in eine sog. Anre­gung des Atoms.

Nach kur­zer Zeit rekom­bi­niert das ange­regte Elek­tron, d.h. es springt zurück in sei­nen Aus­gangs­zu­stand. Bei der Rekom­bi­na­tion wird ein Pho­ton genau der­sel­ben Ener­gie ΔE = h·f emit­tiert. Die Rich­tung des emit­tier­ten Pho­tons ist jedoch zufäl­lig und folgt nicht not­wen­dig der Rich­tung des ein­fal­len­den Pho­tons. Die­sen Pro­zess nennt man Reso­nanz­fluo­res­zenz.

Reso­nanz­ab­sorp­tion und ‑flou­res­zenz beim Natriumatom

Auf­ga­ben

1. Beschreibe die Ver­su­che a) bis c) in der Gale­rie kurz und knapp im Heft.
2. Recher­chiere die Wel­len­län­gen des Natrium- und Quecksilberspektrums.
3. Begründe die Beob­ach­tun­gen in Ver­such b) und c) mit dem Bohr­schen Atommodell.

Flam­men­fär­bung

Unsere Beob­ach­tun­gen im Unterricht

Vie­len Dank an die Uni Frei­burg für die fol­gen­den bei­den Videos.

Auf­gabe

4. Beschreibe und deute den Ver­such im Video schrift­lich im Heft.

Natri­um­re­so­nanz­fluo­res­zenz

Ein Vaku­um­kol­ben ent­hält eine kleine Menge Natrium. Der Kol­ben wird mit dem Licht einer Na-Dampf­lampe durch­strahlt. Bei zuneh­men­der Tem­pe­ra­tur in einem Heiz­ofen beginnt das Natrium zu verdampfen.

Auf­ga­ben

5. Beschreibe und deute die Beob­ach­tun­gen in dem Ver­such im Video schrift­lich im Heft.

Fraunhofer’sche Linien

Das Licht der Sonne durch­läuft auf dem Weg zur Erde zunächst die sog. Chro­mo­sphäre der Sonne und anschlie­ßend die Atmo­sphäre der Erde. Man beob­ach­tet eine Viel­zahl schwar­zer Linien im Son­nen­spek­trum, die sog. Fraunhofer’schen Linien.

Auf­gabe

6. Deute die Ent­ste­hung der Fraunhofer’schen Linien im Bohr­schen Atommodell.
7. Erläu­tere, zu wel­chem Zweck spek­tro­sko­pi­sche Ana­ly­sen in der Astro­no­mie ein­ge­setzt werden.