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Versuche

Absorption von Licht durch Natrium

Ziel des Versuchs

  • Veranschaulichung der Folgen der Absorption von Photonen
  • Demonstration diskreter Energieniveaus von Atomen
  • Hinführung zum Absorptionsspektrum

Versuchsaufbau

Stefan Richtberg
Abb. 1 Versuchsaufbau zur Absorption von Licht durch Natriumatome

Wie in Abb. 1 wird zwischen einer Natriumdampflampe und einem Schirm ein Bunsenbrenner so positioniert, dass ein möglicher Schatten der Bunsenbrennerflamme auf dem Schirm sichtbar wäre. Zusätzlich benötigst du etwas Kochsalz (NaCl) und ein Magnesiastäbchen. Magnesiastäbchen kannst du aufgrund ihrer Hitzebeständigkeit (Schmelzpunkt etwa 2800 °C) in die Flamme halten, ohne dass diese Verbrennen oder die Flammenfarbe verändern würden.

Versuchsdurchführung

Zunächst stellst du den Bunsenbrenner auf rauschende, blaue Flamme ein und beobachtest den Schirm. Anschließend bringst du mit dem Magnesiastäbchen etwas NaCl in die Flamme (NaCl verbrennt hierbei nicht!). Wieder beobachtest du Flamme und Schirm.

Für eine weitere Versuchsdurchführung reduzierst du die Luftzufuhr am Bunsenbrenner, sodass eine leuchtende Flamme entsteht. Wieder beobachtest du den Schirm und bringst anschließend NaCl in die leuchtende Flamme.

Mögliche Erweiterung: Anschließend kannst du auch andere Salze in die Flamme bringen oder die Natriumdampflampe durch eine andere Lampe ersetzen.

Versuchsdurchführung und Auswertung im Video

Beobachtung

Stefan Richtberg
Abb. 3 Beobachtung im Versuch

Die rauschende, blaue Flamme verursacht keinen Schatten auf dem Schirm. Bringst du NaCl in die Flamme, so leuchtet diese in gleichen orange wie die Natriumdampflampe und auf dem Schirm entsteht ein Schatten, der von der nun orange leuchtenden Flamme verursacht wird.

Auch die leuchtende Flamme verursacht keinen Schatten auf dem Schirm. Erst die Zugabe von NaCl in die Flamme sorgt wieder für einen Schatten auf dem Schirm.

Versuchsdeutung

Nur Licht, bei dem die Photonen eine Energie besitzen, die exakt einer Energiestufe der Natriumatome im heißen Natriumdampf der Bunsenbrennerflamme entspricht, wird absorbiert und hinterher in alle Raumrichtungen emittiert. Dadurch fehlt dieses Licht der Na-Lampe auf dem Schirm und ein Schatten wird sichtbar. Gleichzeitig leuchtet die Flamme des Bunsenbrenners dadurch orange.