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Ausblick

Komplexe optische Spektren

Fraunhofer-Linien im Sonnenspektrum

Betrachtet man das Licht der Sonne durch einen guten Spektralapparat, so stellt man im kontinuierlichen hellen Sonnenspektrum feine dunkle Linien fest, die sogenannten Fraunhofer-Linien.

Spektren bei komplexeren Atomen

Bei Atomen, die nicht so einfach gebaut sind wie der atomare Wasserstoff und die mehrere Elektronen in der Hülle besitzen, spielt sich die Emission und Absorption im optischen Bereich ohne Beteiligung der niedrigen Niveaus ab, da diese schon voll mit Elektronen besetzt sind.

Als Beispiel sei hier das Termschema des Natriumatoms angegeben, welches 11 Elektronen besitzt. Die K-Schale (n = 1) des Natriums ist mit zwei Elektronen, die L-Schale (n = 2) mit 8 Elektronen und die M-Schale (n = 3) mit einem Elektron besetzt.
Regt man Natrium auf irgendeine Weise an (z.B. durch Erhitzen von Natriumdampf), so wird das energetisch oberste 3s-Elektron [n = 3; l = 0(s)] in ein höheres Niveau [z.B. n = 3; l = 1(p)] gehoben. Beim Rücksprung des Elektrons in sein Ausgangsniveau wird das für Natrium typische gelbe Licht der Wellenlänge 588nm ausgestrahlt (diskretes Emissionsspektrum).
Bestrahlt man den Natriumdampf mit weißem Licht, so fehlt im kontinuierlichen Spektrum das gelbe Licht, es tritt an dieser Stelle eine schwarze Linie auf (diskretes Absorptionsspektrum).
Bei den optischen Spektren fällt die Energie des emittierten Quants mit der Energie des absorbierten Quants zusammen.

In dem obigen Spektrum sind die vollbesetzten Niveaus mit n = 1 und n = 2 nicht dargestellt. Sie liegen energetisch erheblich tiefer. So liegt z.B. die K-Schale (n = 1) ca. \(1\,\rm{keV}\) unterhalb der Ionisierungsgrenze.

Im übrigen sollen Sie sich durch das komplizierte Termschema nicht ängstigen lassen. Es soll ihnen nur zeigen, dass bei Mehrelektronensystemen aufgrund der vier Quantenzahlen n (Hauptquantenzahl), l (Nebenquantenzahl: l ≤ n-1), m (magnetische Quantenzahl: -l ≤ m ≤ +l) und s (Spinquantenzahl: +1/2 und -1/2) viele Zustände möglich sind, zwischen denen eine Vielzahl optischer Übergänge möglich sind (bestimmte Auswahlregeln, auf die hier nicht eingangen wird, schließen einige Übergänge aus).