Basiswissen

Emissionslinien

• Bestimmte Atome können im ungestörten Zustand nur bestimmte Farben abstrahlen.
  

• Dazwischenliegende Farben werden nicht erzeugt und abgestrahlt.
  

• In eine Prisma oder Beugungsgitter kann man das so erzeugte Licht zerlegen.
  

• Man sieht dann einige dünne farbige Streifen. Dazwischen ist es dunkel.
  

• Eine solche Linie heißt 👉 Emissionslinie
  

Absorptionslinien

• Angenommen man hat Licht mit allen möglichen Farbanteilen.
  

• Man nennt so etwas ein kontinuierliches Spektrum.
  

• Angenommen solchen Licht geht durch ein (dünnes) Gas.
  

• Dann werden von den Gasteilchen nur bestimmte Farben des durchgehenden Lichtes geschluckt.
  

• Diese geschluckten Farben fehlen später im analysierten Spektrum ganz oder weitgehend.
  

• Mehr dazu unter 👉 Absorptionsspektrum
  

Eher Streifen als Linien

• Echte Spektralinien haben immer eine Breite.^[1]
  

• Die Summe aller Spektrallinien geht dadurch oft in ein Kontinuum über.
  

• Man sieht nicht einzelne Linien, sondern ein breites fließendes Spektrum.
  

• Mehr dazu unter 👉 Spektrallinienverbreiterung
  

Der Blick ins Atom

• Die Analyse von Spektrallinien war von großer Bedeutung in der Frühzeit der Atomphysik.
  

• Atome einer Sorte erzeugten oder schluckten nur Linien eng definierter Wellenlängen. Warum?
  

• Was ging im Inneren von Atomen ab, sodass sie zum Beispiel nur um die 589 nm Wellenlänge erzeugen?
  

• Ein wichtiger Schritt vorwärts war die Idee, das Licht aus Photonen bestimmter Energiemengen besteht.
  

• Eine Spektrallinie bedeutete dann einen Strom von Lichtteilchen immer gleicher Energieinhalte.
  

• Damit war der Gedanke in der Welt, dass Veränderungen im Atom immer mit bestimmten Energiebeträgen gekoppelt sind.
  

• Und das führte letztendlich zum Bohrschen Atommodell.
  

Der Blick in das All

• Man kann das Licht von Sternen und Planeten zerlegen und analysieren.
  

• Den entsprechenden Zwei der Physik nennt man Spektroskopie.
  

• Dadurch kann man Rückschlüsse auf dort vorhandene Atome und Moleküle ziehen.
  

• Mit dieser Methode weiß man, welche Atome in Sternen vorkommen können.
  

• Mit dieser Methode kann man sogar Mutmaßungen über Atmosphären auf Exoplaneten anstellen.
  

• Siehe unter andere 👉 Exoplanet
  

Fußnoten

• [1] Spektrallinien immer eine Mindestbreite: "Jede Spektrallinie besitzt eine gewisse Breite. Wenn von Atomen eines glühenden Körpes Licht mit der Frequenz v₀ abgestrahlt wird, so enthält das Spektrum dieses Lichtes eine Spektrallinie mit der Frequenzbreite von v₀-Δv bis v₀+Δv. Die Spektrallinie ist also nich unendlich schmal. Die Unschärfte beruht vor allem auf dem DOPPLER-EFFEKT der thermisch bewegten Atome und der Stoßdämpfung bei dem Zusammenstoß strahlender Atome." Wie man praktisch sehr schmale Spekltrallinien gewinnen kann, wird behandelt im Zusammenhangm mit dem sogenannten Mössbauer-Effekt. In: Oskar Höfling: Physik. Lehrbuch für Unterricht und Selbststudium. Fünfzehnte Auflage. 1994. ISBN: 3-427-41045-5. Dort im Kapitel "Folgerungen aus den Lorentz-Transformationen", Seite 717. Siehe auch 👉 Spektrallinienverbreiterung
  

• [2] "Wenn auch J. Fraunhofer die nach ihm benannten Absorptionslinien des Sonnenspektrums schon zu Beginn des vorigen Jahrhunderts [des 19. Jahrhunderts] genauer studiert hat, so gab es doch damals noch keine Spektralanalyse im späteren Sinn, da man ja zu dieser Zeit von der Bedeutung dieser Linien und ihrem Ursprung noch nichts wußte. Erst im Jahre 1859 fand G. Kirchhoff die Erklärung, als er beobachtete, wie im Spektrum einer mit Natrium beschickten Bunsenflamme an derselben Stelle zwei helle gelbe Linien auftraten, wo sich im Sonnenspektrum das Paar dunkler Linien D 1 und D 2 zeigt. Kirchhoff konnte so den Satz aussprechen, daß glühende Gase für sich allein ein aus hellen Linien bestehendes Spektrum aussenden, aus dem durch sie hindurchgehenden kontinuierlichen Licht eines glühenden festen Körpers aber an den gleichen Wellenlängen alles Licht absorbieren und dadurch dunkle Absorptionslinien erscheinen lassen." In: Adolf Hnatek, 1922. "Die Spektralanalyse der Gestirne," Springer Books, in: K. Schwarzschild & S. Oppenheim & W. v. Dyck (ed.), Encyklopädie der Mathematischen Wissenschaften mit Einschluss ihrer Anwendungen. Kapitel 25, die Seiten 533-768, Springer Verlag. Online: https://ideas.repec.org/h/spr/sprchp/978-3-663-16034-2_6.html
  

Siehe auch