Direkt zum Inhalt

Grundwissen

Spektren

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Man unterscheidet je nach Art ihrer Entstehung zwischen Emissions- und Absorptionsspektrum.
  • Bei kontinuierlichen Spektren wie von einer Glühlampe gehen die einzelnen Farben im Spektrum fließend ineinander über.
  • Diskrete Emissionsspektren (Linienspektren) bestehen aus einzelnen, voneinander getrennten dünnen Linien. Die Spektrallinien sind charakteristisch für ein Atom bzw. Molekül.
  • Mithilfe von Spektren können Rückschlüsse auf Eigenschaften eines Atoms gezogen werden.

Grundsätzlich unterscheidet man bei Spektren nach der Art ihrer Entstehung zwischen Emissionsspektren und Absorptionsspektren. Dabei können kontinuierliche Spektren oder auch diskrete Linienspektren auftreten.

Emissionsspektrum

Unter dem Emissionsspektrum versteht man das elektromagnetische Spektrum, das von Körpern, Atomen oder Molekülen nach geeigneter Anregung, z.B, durch Erhitzung, Stoß durch Elektronen usw., ausgesandt wird. Die Körper, Atome oder Moleküle stellen hierbei die Strahlungssender dar.

Kontinuierliche und diskrete Emissionsspektren

Verschiedene Typen von Spektren
Abb. 1. Kontinuierliches Spektrum, diskretes Emissionsspektrum und diskretes Absorptionsspektrum

Heiße Materialien wie eine Glühwendel oder die Sonne senden in der Regel ein kontinuierliches Emissionsspektrum aus. Untersuchst du ein solches Spektrum mit einem Prisma oder einem Spektrometer, stellst du fest, dass bei einem solchen kontinuierlichen Spektrum die verschiedenen Farben von rot bis violett nahtlos ineinander über gehen (siehe Abb. 1).

Atome oder Moleküle eines verdünnten Gases emittieren dagegen diskrete Emissionsspektren, auch Linienspektren genannt. Diskrete Emissionsspektren bestehen in der Regel aus mehreren einzelnen Linien, die voneinander getrennt sind. Die Positionen der einzelnen Linien im Spektrum sind dabei charakteristisch für das jeweilige Atom bzw. Molekül. Typische Spektrallampen sind Quecksilber- und Natriumdampflampen.

Absorptionsspektrum

Durchstrahlst du mit weißem Licht (nicht zu heiße) Körper, Atome oder Moleküle, so kann es sein, dass im an sich kontinuierlichen Spektrum des weißen Lichts nach der Durchstrahlung Linien oder ganze Bereiche fehlen. In diesem Fall spricht man von einem diskreten  Absorptionsspektrum. Die Körper, Atome oder Moleküle stellen in diesem Fall Strahlungsabsorber dar.

Aufbauten zur Aufnahme verschiedener Spektren

Abb. 2 Aufbauten zum Nachweis von kontinuierlichen und diskreten Emissions- und Absorptionsspektren

Spektren nicht nur im sichtbaren Bereich

Strahlst du das kontinuierliche Spektrum einer Glühlampe anstatt auch einen normalen Schirm auf einen Zink-Sulfid-Schirm, so beginnt dieser im violetten Bereich und auch darüber hinaus zu leuchten. Das Spektrum besteht also nicht nur aus sichtbaren Anteilen, sondern auch aus nicht sichtbaren Anteilen. Ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) sorgt dafür. dass der Zink-Sulfid-Schirm zu fluoreszieren beginnt.

Anwendung

Aus beobachteten Spektren kann man vielfältige Informationen über den Aufbau eines Atoms gewinnen. Salopp sagt man auch "Das Spektrum ist der Fingerabdruck eines Atoms".

Weiter kann man mithilfe einer Spektralanalyse die chemische Zusammensetzung von Lichtquellen untersuchen, ohne Zugang zu der Lichtquelle haben zu müssen. Dies wird z.B. von Astronomen genutzt, um die Zusammensetzung weit entfernter Sterne zu bestimmen.