1 Strahlung bei elektronischen Übergängen im Atom

2 Inhalt Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung bei Änderung in der Elektronenkonfiguration eines Atoms

3 Bohrsches Atommodell r4=16r1 r3=9r1 r2=4r1 r1 E1=-0,85 eV E3=-1,5 eV

4 Energie der Strahlung bei Bahnwechsel1 J Kinetische Energie, Bahn n Energieverlust bei Übergang von innerer Bahn n zu äußerer Bahn m 1 1/s Frequenz der emittierten elektromagnetischen Strahlung

5 Energie der Strahlung bei BahnwechselEinheit Anmerkung 1 1/s „Rydbergfrequenz“ Frequenz der emittierten elektromagnetischen Strahlung Zur Anregung eines neuen elektronischen Zustands muss die Energie der elektromagnetischen Strahlung der Energiedifferenz zur Anregung des neuen Zustands entsprechen

6 Wellenlänge der Strahlung bei BahnwechselFrequenz der emittierten elektromagnetischen Strahlung 1 m Wellenlänge der Strahlung Beispiel: 1 1/s Übergang von Bahn 2 zu 1 im Wasserstoff 1 m Wellenlänge der Strahlung (erste Linie der „Lyman-Reihe“)

7 Energie elektromagnetischer StrahlungEinheit Anmerkung E= hν 1 J Energie elektromagnetischer Strahlung ν 1 1/s Frequenz der elektromagnetischen Strahlung h = 6, 1 Js Plancksches Wirkungsquantum

8 Bohrs Atommodell: Wasserstoff mit Absorption und Emission elektromagnetischer Strahlung beim Übergang 2 1 n m Anregung 1 2 ca s Emission λ=121,6 nm r2=4r1 r1 E2=-3,4 eV E1=-13,6 eV

9 Strahlungsemission beim Übergang (132)Anregung 13 n m Anregung 1 3 ca s Emission 2 656,1nm

10 Freie Atome: Einzelne, scharfe LinienH, n=1,m=2 121,6 nm H, n=2,m=3 656,1 nm H, n=3,m=4 1874,6 nm

11 Frequenzbereiche der OszillatorenTechnische Schwingkreise Molekül-schwingungen Valenz Elektronen 380 nm Violett 7,9 1014Hz 780 nm rot 3,8 1014Hz Innere Orbitale Kern-reaktionen

12 Position der Emissionslinie im elektromagnetischen Spektrum77,5 kHz DCF 77 H2 Linie 9 GHz Cs Uhr 50 kV Röntgen-strahlung 2,5GHz Mikro-wellenherd 60 kHz (Versuch) 50 Hz (Netz) Kosmische Sekundär-Strahlung 7 cm kosmische Hintergrundstrahung 380 nm Violett 7,9 1014Hz 780 nm rot 3,8 1014Hz

13 Beispiel für die Emission an freien AtomenEmissionsspektrum der Quecksilberdampflampe Quelle: Meyers Enzyklopädisches Lexikon

14 Emission der Sonne (analog zu einem heißen Festkörper)„Weiße“ Strahlung der Sonne (an der Oberfläche ca K) (Vergessen Sie zunächst die schwarzen Linien) Quelle: Meyers Enzyklopädisches Lexikon

15 Fraunhofer Linien im SonnenspektrumBeispiel für die Absorption an freien Atomen: Fraunhofer Linien im Sonnenspektrum Gasatome in der Atmosphäre der Sonne und der Erde werden durch die passenden Frequenzen im Sonnenspektrum angeregt Von der Erde aus betrachtet „fehlen“ diese Frequenzen im Sonnenspektrum Diese schwarzen Linien bezeichnet man als „Fraunhofer-Linien“ Joseph von Fraunhofer ( ) entdeckte sie 1814 zeitgleich mit William Hyde Wollastone ( )

16 Zusammenfassung Beim Wechsel der Bahn wird elektromagnetische Strahlung ausgesandt Die Energie der Strahlung bei Wechsel zwischen Bahnen mit Quantenzahlen m und m beträgt hν=Em-En

17 Konstanten 1,60 10-19 1 C Elementarladung 1,05 10-34 1 JsFormel-zeichen Wert SI Einheit Anmerkung e 1, 1 C Elementarladung 1, 1 Js Plancksches Wirkungsquantum me 9, 1 kg Masse des Elektrons 8,85 10 1 C2/Nm2 Feldkonstante ,