Das Licht und das Emissionsspektrum eines Körpers
In der Optik wird Licht als der Bereich der elektromagnetischen Strahlung bezeichnet, den das menschliche Auge (Wellenlänge von 380nm bis 780nm) wahrnehmen kann. Das Licht bzw. das Lichtspektrum ist die Gesamtheit aller von menschlichen Augen wahrnehm- und unterscheidbaren, reinen (monochromatischen) Spektralfarben. Das natürliche Tageslicht (weißes Sonnenlicht) deckt alle Farben des sichtbaren Spektrums ab:
Wenn ein Körper elektromagnetische Strahlung aussendet (beispielsweise in Form von sichtbarem Licht), kann als Emissionsspektrum “gemessen” werden. Dabei versteht man unter dem Emissionsspektrum ein elektromagnetisches Spektrum, das von dem Körper ausgestrahlt wird.
Das Emissionsspektrum
Jedes Spektrum des Lichtes, dass ein leuchtender Körper aussendet, wird das Emissionsspektrum bezeichnet. Unter einem Spektrum wiederum versteht man in der Physik ein Band aus Farben, das aus Licht unterschiedlicher Wellenlängen zusammengesetzt wird.
Um das Emissionsspektrum eines Körpers besser zu verstehen, betrachten wir uns die Spektren einiger leuchtender (glühender) Körper. Für die Erzeugung eines Spektrums benötigen wir ein Gitter oder ein Prisma. In unseren Überlegungen verwenden wir einen Spalt (als optisches Gitter), den wir beleuchtet und mit einem Prisma betrachten (mit Hilfe des Prisma können wir das ausgestrahlte Licht zerlegen)
- Wir beleuchten den Spalt mit einer Taschenlampe und beobachten ein zusammenhängendes Farbband aller Farben von Rot bis Violett
- Wir beleuchten den Spalt mit einem glühenden Eisendraht und beobachten ein zusammenhängendes Farbband aller Farben von Rot bis Violett
- Wir verbrennen in einem Bunsenbrenner etwas Kochsalz, beleuchten damit den Spalt und beobachten diesen durch ein Prisma. In diesem Fall sehen wir durch das Prisma nur eine “gelbe” Flamme.
- Wir nehmen nun eine “Lampe”, die mit Gas gefüllt ist und beleuchten damit den Spalt. Durch das Prisma beobachten wir einzeln farbige Linien.
Aus diesen Experimenten schlussfolgern wir, dass
- Glühende feste und flüssige Körper Licht aller Wellenlängen (= Farben) aussenden und so ein kontinuierliches Spektrum erzeugen (ein zusammenhängendes Farbband aller Farben). Es handelt sich in diesem Emissionsspektrum um ein kontinuierliches Spektrum
- Glühende gasförmige Körper nur Licht einzelner Wellenlängen aussenden. Das Emissionsspektrum dieser gasförmigen Körper wird als Linienspektrum bezeichnet.
Dies zeigt uns, dass bei Zerlegung von ausgestrahlten Licht eines Körpers, nur vom Material der Lichtquelle abhängig, ob ein kontinuierliches (Emissions)Spektrum oder ein Linienspektrum entsteht.
Hinweise:
Das Experiment mit dem Kochsalz (Natriumchlorid) zeigt bereits, dass wir den Zustand des Körpers (= Natriumchlorid) beim Glühen betrachten müssen und nicht wie der Körper bei Raumtemperatur vorliegt. Das Emissionsspektrum von Natriumdampf besteht nur aus einer einzigen gelben Linie. Dies ist auch bei anderen (glühenden) Dämpfen von chemischen Stoffen üblich. Meist besteht das Emissionsspektrum des glühenden Dampfs aus den Spektrallinien der einzelnen Elemente. So enthält beispielsweise das Emissionsspektrum von Ammoniak (NH3) die Linien der Elemente Wasserstoff (H) und Stickstoff (N).
Dennoch beobachtet man beispielsweise im Emissionsspektrum von Ammoniakdampf neben den Elementlinien noch weitere “Linien” (meist in Form breiter leuchtender Zonen, den sogenannten Banden). In diesem Fall spricht man von einem Bandenspektrum. Diese Banden sind in “Wirklichkeit” dicht zusammenliegende Linien, die dadurch entstehen, dass die einzelnen Atome im Molekül miteinander wechselwirken.
