Linienspektrum
Physik
Basiswissen
Ein Band mit einzelnen getrennt erkennbaren Linien darin: Elektromagnetische Strahlung besteht aus Bestandteilen mit unterschiedlichen Wellenlängen. Trägt man nur einzelne möglichen Wellenlängen mit Lücken dazwischen auf, entsteht ein sogenanntes Linienspektrum. Linienspektren werden meist von Gasen erzeugt, nicht aber von Festkörpern oder Flüssigkeiten.
Emissionsspektrum
- Atome können Licht in bestimmten Wellenlängen aussenden.
- Das Fremdwort für aussenden ist emittieren.
- Von allen Wellenlängen die es wirklich gibt, werden aber nur manche emittiert.
- Man kann die tatsächlich emittierten Wellenlängen an den entsprechenden Stellen des Spektrums auftragen.
- Oft sind die entsprechenden Stellen farbig markiert: eine Wellenlänge entpricht oft einer Farbe.
- Das Ergebnis ist ein Emissionsspektrum ↗
Absporptionsspektrum
- Licht mit Bestandteilen verschiedener Wellenlängen kann durch kaltes Gas gehen.
- Dabei schlucken die Gasteile Teil des Lichts mit bestimmten Wellenlängen.
- Diese Lichtteile werden später von den Gasteilen wieder emittiert.
- Die Emission erfolgt in eine zufällige Richtung.
- In der alten Flugrichtung des Lichtes fehlen dann also Lichtteile bestimmter Wellenlängen.
- Betrachtet man das Licht nach dem "Durchflug" durch das Gas als Spektrum,
- erscheinen an manchen Stellen dunklere Linien.
- Das ist ein Absorptionsspektrum ↗
Abhängigkeit vom Aggregatzustand
„Feste Stoffe im glühenden Zustand und hocherhitzte Flüssigkeiten senden zusammenhängende kontinuierliche Spektren aus. Auch stark verdichtete Gase zeige das gleiche Bild. Linienspektren dagegen stellt man bei leuchtenden Gase fest.“[1] Der Grund für diese Abhängigkeit der Spektrenart vom Aggregatzustand der Materie hängt damit zusammen, dass bei dichteren Medien gegenseitige Beeinflussungen der beteiligten Atome eine zunehmend größere Rolle spielen. Diese gegenseitigen Beeinflussungen verschmieren bildlich gesprochen die Spektren[1].
Mathematisch
- Ein Linienspektrum ordnet jeder Wellenlänge oder Frequenz zu, mit welcher Intensität dort eine Welle zu beobachten ist.
- Die Wellenlängen beziehungsweise Frequenzen spielen hierbei die Rolle eines x im Sinne einer unabhängigen Variablen.
- Die zugeordnete Intensität der Wellenerscheinung spielt die Rolle von f(x) oder y oder der abhängigen Variablen.
- Bei einem Linienspektrum gibt es Wellenlängen oder Frequenzen denen die Intensität 0 zugeordnet ist.
- Zwischen zwei Funktionswerten, die von 0 verschieden sind existieren keine fließenden Übergänge der Funktionswerte.
- Mathematisch ist das Linienspektrum damit diskret ↗
Fußnoten
- [1] Walter R. Fuchs: Moderne Physik. Manfred Pawlak Verlagsgesellschaft mbH, Herrsching. Seite 107.
