| Erklärung
/ Hintergrund:
Das Licht fällt durch den Eintrittsspalt (die durchsichtige
Linie rechts neben der Skala auf der schwarzen Folie, die die Rückwand
des Spektrometers bildet), trifft auf der gegenüberliegenden
Seite auf das Gitter (ein unscheinbares Stück Plastikfolie
direkt hinter der Lupe), und tritt aus dem Spektrometer wieder aus.
Die
Faszination liegt darin, dass der Strahl nicht nur gradlinig austritt,
sondern ein Teil des Strahls seitlich abgelenkt wird. Die Ablenkung
ist abhängig von der Wellenlänge, wodurch der Strahl spektral
zerlegt wird.
Strahlengang
des Spektrometers:
(Quelle: "jupex"-Projekt)
Energiereiches
blaues Licht wird wenig aus der Hauptrichtung abgelenkt, energiearmes
rotes mehr. Im Spektrometer beobachtet man die Strahlen (gestrichelt
angedeutet), die nach rechts abgelenkt werden.
Das Auge schaut nicht um die Ecke, es weiß nichts davon, dass
die Strahlen rechts abgelenkt wurden. Unbedarft denkt der Betrachter,
das Licht käme aus der Richtung, aus der er es sieht, hier
aus der Richtung der Skala. Da die Abstände Spalt – Skala
– Gitter vorgegeben sind, ist das Spektrometer automatisch
geeicht.
Die
Ablesegenauigkeit der Wellenlänge ist besser als 5 nm. Bei
der Spaltbreite von 0.3 mm könnten Linien getrennt werden,
die weniger als 1 nm auseinander liegen.
Beispielspektren: |
Spektrum
einer Glühlampe:
Eine
Glühlampe ist ähnlich wie die Sonne ein thermischer Strahler.
Das Spektrum ist kontinuierlich und leuchtet in allen Spektralfarben.
Ihre Überlagerung ergibt den Sinneindruck des weißen
Lichts.
Spektrum einer
Straßenlaterne:
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Glühlampen,
Kerzen und die Sonne glühen mit hoher Atomdichte (Metall,
Ruß, Sonnenplasma). Liegen die Atome aber als Gas vor
so ergibt sich ein anderes Spektrum.
Als
Beispiel dafür dient eine Straßenlaterne deren
Spektrum der einer Quecksilberlampe gleicht.
Statt
eines Spektrums sehen wir rote, gelbe, grüne und blaue
Linien. Anders als bei den Temperaturstrahlern leuchtet hier
kein Atomverband, sondern einzelne Atome. Jedes Atom strahlt
in einer charakteristischen Weise, die durch seine Atomstruktur
vorgegeben sind.
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Die charakteristischen
Linien für Quecksilber sind:
254 nm (hartes UV, sehr energiereich, gefährlich für Augen
und Haut!)
405 nm (blau)
436 nm (blau)
546 nm (blaugrün)
578 nm (gelbgrün)
Spektrum einer
Leuchtstoffröhre:
Man
erkennt Linien bei 405 nm, 436 nm, 546 und 578 nm und damit fast
die gleichen Linien wie bei Quecksilber! Unsere Schreibtischlampe
und die Straßenlaterne enthalten nämlich freies Quecksilbergas.
Die Linie bei 254 fehlt, aus Gesundheitsgründen. Kurzwellige
UV Strahlung ist sehr gefährlich und muß bei Quecksilberlampen
sorgfältig abgeschirmt werden.
Spektrum
einer Schwarzlichtlampe:
Schwarzlichtlampen
werden z.B. für Diskobeleuchtung oder als Geldscheintester
verwendet. Sie sind Quecksilberlampen deren Inneres mit einem Farbstoff
ausgekleidet, der UV Licht aufnimmt und es als blaues Licht ausstrahlt.
Anstelle einer Linie bei 405 nm sehen wir ein ganzes Band. Die Einfärbung
des Lampenglases filtert die blaugrüne und grüngelben
Linien.
UV-Lampen findet man aber auch sehr oft in Kosmetikstudios. Sie werden einerseits innerhalb von Lichthärtungsgeräten bei der Nagelmodellage und Nageldesign eingesetzt, andererseits in den zumeist angeschlossenen Solarien zum Bräunen der Haut. Das bei der Nagelmodellage eingesetzte und gehärtete UV Gel sollte allerdings gegenüber dem UV-Licht aus den Solarien resistent sein, denn sonst kommt es durch die chemische Reaktion zu Verfärbungen.
Spektrum von
Kochsalz (Natriumchlorid):
Kochsalz,
in die Flamme eines Brenners gestreut, steigert die Lichtausbeute
um mehrere Größenordnungen. Das Licht erstrahlt in reinem
Gelb. Das Spektrum der Kochsalzflamme ist schwarz, bis auf eine
starke Spektrallinie bei ca. 590 nm, der typischen Spektrallinie
für das Element Natrium.
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Vorsicht, nicht direkt in die Sonne blicken! Es
genügt, knapp neben sie oder in eine helle Wolke anzupeilen.
