Atommodelle – Atomare Spektren

Sir Isaak Newton hat mit Hilfe eines Prismas weißes Licht in die Spektralfarben zerlegt. So ein ähnliches Experiment haben wir hier auch aufgebaut. Das weiße Licht trifft auf das Prisma, hier wird das Licht in die Regenbogenfarben aufgefächert, aus denen das weiße Licht besteht.

Wählen wir als Lichtquelle allerdings ein bestimmtes Gas – hier Neon, erscheinen nur ganz bestimmte Spektrallinien. Aus diesem Grund ist das Licht der Neonröhre nicht weiß, sondern gelblich orange. Beim Helium ergeben sich andere und bei Wasserstoff wiederum andere Linien, hier nur vier im sichtbaren Bereich.

Joseph von Fraunhofer hat mit einem ähnlichen Aufbau das Spektrum von Sonnenlicht untersucht. Er entdeckte schwarze Linien im Farbspektrum – die wir heute Fraunhofer-Linien nennen. Offenbar werden ganz bestimmte Frequenzen aus dem Spektrum des Sonnenlichts auf dem Weg zu uns absorbiert.

Emissionsspektren sind charakteristisch für das jeweilige Element, ähnlich Fingerabdrücken. Wir können also aus den schwarzen Absorptionslinien folgern, welche Elemente auf der Sonnenoberfläche vorkommen. Auf diese Weise wurde Ende des 19. Jahrhunderts das Element Helium auf der Sonnenoberfläche entdeckt. Heutzutage können wir die Sonne in unterschiedlichen Wellenlängen bzw.  Spektralbereichen direkt aus dem Weltraum beobachten.

Nach der Entdeckung der Spektrallinien, die als Fingerabdruck und charakteristische Eigenschaft jedes Elements vermessen werden können, stellt sich die offensichtliche Frage, was die Ursache für diese Spektren ist. Die wichtigsten Meilensteine bis zur heutigen Erklärung durch die Quantenphysik diskutieren wir in den nächsten Slides.