3.1. Sonnenspektrum

Wir erhalten alle Informationen
über die Sonne durch ihre
Wirkungen:

• Gravitation
• Teilchen (Sonnenwind, Neutrinos)
• Strahlung (sichtbar und andere)

Wie erhält man Spektren?

➜ Man trennt Licht in seine Wellenlängen auf.

Dazu lässt man es durch ein Prisma (Dispersion) oder Gitter (Beugung) auf einen Beobachtungsschirm fallen.

Dort werden Wellen mit unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedlich stark abgelenkt.

 

Nebenstehend Beispiele für Spektren.

Linienspektren, Versuche, Deutung durch die Atomphysik

Glühbirne \(\Rightarrow\)
kontinuierliches
Emissions-Spektrum

 

 

 

leuchtendes Gas \(\Rightarrow\)
diskretes
Emissions-Spektrum  

 

 

Glühbirne\(\Rightarrow\)
kaltes Gas \(\Rightarrow\)
diskretes
Absorptions-Spektrum

Erklärung mit Atommodellen - Termschema - Energieniveaus:

• Energie in Atomen ist gequantelt

• Atome haben feste Energieniveaus für die Elektronen:

  ➜ exakt passende Photonen werden absorbiert.

  ➜ e^- hüpft auf höheres Energieniveau.

  ➜ diskretes Absorptionsspektrum, da diese Photonen nun fehlen.

• Nach der Anregung emittieren die Atome Photonen

  • mit identischer Energie
  • in alle Richtungen (wirkt daher wie Absorption).

Damit muss ein Zusammenhang zwischen Photonenenergie und Wellenlänge bzw. Frequenz des Lichts bestehen (➜Einstein). Details in Leifiphysik.

\[ \bbox[lightyellow,12px] { {E_{Ph}} = h \cdot \frac{c}{\lambda} = h \cdot f } \]

Überblick:

Spektren von technischen Lichtquellen

(Finde die eine “heiße” Lichtquelle!)

Extremfälle

monochromatisches Linienspektrum

• Natrium (fast nur eine Linie) oder
• hochwertiger Laser (exakt eine Wellenlänge).

“Schwarzer Körper”

Kontinuierliches Spektrum, spektrale Intensitätsverteilung ist berechenbar und nur von der Temperatur abhängig - siehe unten “Strahlungsgesetze”.

Sonnenspektrum, Intensitätsverteilung

Sonnenspektrum, Fraunhoferlinien

• Wie entstehen sie?
• Was kann man aus ihnen folgern?

Christian Bienmüller