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Versuche

Absorptionsspektren verschiedener Materialien (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Das Ziel des Versuchs

  • Vergleich der Absorptionsspektren verschiedener Materialien

Die meisten Farbeindrücke unserer Umwelt werden nicht primär von Emissionseffekten hervorgerufen, also leuchtenden Körpern oder Gasen, sondern durch die Absorption von bestimmten Farbanteilen des (praktisch) weißen Lichtes der Sonne oder von Lampen durch die betrachteten Objekte. Die nicht absorbierten Teile des Spektrums werden dann vom Objekt reflektiert und erzeugen den Farbeindruck beim Betrachten. Ist das Objekt transparent, können nichtabsorbierte Lichtanteile es auch durchdringen (Transmission; angegeben in Prozent der ursprünglichen Intensität) und so ins Auge des Betrachters gelangen. Mit diesem Experiment können die Absorptions-/Transmissionsspektren verschiedener Stoffe und Objekte untersucht werden.

Aufbau und Durchführung
Screenshot von https://tetfolio.fu-berlin.de/web/1089290 (© 2019 Freie Universität Berlin | AG Didaktik der Physik in Zusammenarbeit mit QUA-LiS NRW)
Abb. 1 Legende zum Versuchsaufbau
  • Der Bildschirm zeigt das Emissionsspektrum der Lichtquelle bzw. das Absorptions-/Transmissionsspektrum von Luft.
  • Klicke einen Absorber an und plaziere ihn in den Strahlengang, so dass sein Absorptions-/Transmissionsspektrum dargestellt wird.
  • Beobachte das jeweilige Absorptions-/Transmissionsspektrum auf dem Monitor. Das Spektrum kann durch Anklicken vergrößert werden.
  • Klicke die Küvette oder den Filterhalter auf der Schiene wieder an, so dass der Absorber wieder zurückgestellt wird.

Abb. 2 Transmissionsspektroskopie (© 2019, Freie Universität Berlin | AG Didaktik der Physik in Zusammenarbeit mit QUA-LiS NRW)

Beobachtung
Aufgabe

Beschreibe allgemein das Absorptions-/Transmissionsspektrum ohne und mit Absorber.

Begründe den jeweiligen Farbeindruck.

Lösung

Ohne Absorber zeigt das Spektrum maximale Intensität über alle Wellenlängen. Wenn ein Absorber eingesetzt wird, werden nur noch die durchgelassenen, also nichtabsorbierten Lichtanteile angezeigt.

Diese ergeben auch den Farbeindruck.

Beschreibe das Spektrum von Cola.

Vergleiche es mit dem Farbeindruck der Flüssigkeit.

Lösung

Cola absorbiert fast alle Lichtanteile bis auf einen Rest im dunkelroten Spektralbereich.

Dadurch ergibt sich auch der dunkelrote, fast schwarze Farbeindruck.

 

Beschreibe das Spektrum von Fluorescein.

Vergleiche es mit dem Farbeindruck der Flüssigkeit.

Lösung

Das Spektrum von Fluorescein zeigt eine starke Absorption im blaugrünen Spektralbereich.

Der Farbeindruck der Flüssigkeit ist trotzdem relativ grün als Mischfarbe aus den transmittierten blauen, grünen und roten Farbanteilen.

 

Stelle eine begründete Vermutung auf, in welchem Bereich des sichtbaren Lichts die für die Messung der flüssigen Proben verwendete Küvette absorbiert.

Lösung

Da die Küvette farblos und sehr transparent, d.h. lichtdurchlässig, erscheint, absorbiert die Küvette kaum im sichtbaren Spektralbereich.

Hinweis: Aufgabenstellungen und Lösungen nach: Transmissionsspektren (© 2019, Freie Universität Berlin | AG Didaktik der Physik in Zusammenarbeit mit QUA-LiS NRW)