Spektralröhren oder -lampen sind wechselstrombetriebene Gasentladungsröhren, die das Linienspektrum von Metalldämpfen bzw. Edelgasen mit großer spektraler Reinheit und hoher Leuchtdichte aussenden. Die Gasatome einer Spektralröhre werden durch Stöße mit Elektronen energetisch angeregt. Beim Übergang in einen niedrigeren Energiezustand senden die Atome das für sie charakteristische Licht aus.
Aufbau und Durchführung
- Setze eine Spektralröhre ein. Ziehe dazu eine Spektralröhre in die Halterung. Für das Einsetzen und Herausnehmen der Röhren muss die Hochspannung ausgeschaltet sein!
- Schalte die Hochspannung ein.
- Beobachte das jeweilige Emissionsspektrum auf dem Monitor. Das Spektrum ist durch Anklicken des Symbols vergrößerbar. Die Wellenlänge einzelner Linien lässt sich mit der verschiebbaren roten Messmarke bestimmen.
Abb. 2 Emissionsspektren von Spektralröhren (© 2019/2023 Freie Universität Berlin | AG Didaktik der Physik in Zusammenarbeit mit QUA-LiS NRW)
Beobachtung
Aufgabe
Beschreibe das Emissionsspektren von Helium (\(\rm{He}\)).
Vergleiche das Spektrum mit dem Licht der Röhre.
Bestimme die Wellenlängen der blauen und der sehr intensiven roten Linie von molekularem Wasserstoff (\(\rm{H_2}\)).
In der Quecksilberröhre (\(\rm{Hg}\)) ist ein weiteres Gas enthalten. Dies dient der leichteren Zündung der Gasentladung.
Begründe durch Vergleich mit den anderen Röhren, um welches Gas es sich handelt.
Ergebnis
Die Spektren der Gase in Spektralröhren zeigen manchmal nur einzelne, manchmal auch sehr viele einzelne, scharfe Linien. Das Licht der Spektrallampen setzt sich also aus Licht manchmal nur weniger, manchmal auch sehr vieler einzelner Wellenlängen zusammen.
Hinweis: Aufgabenstellungen und Lösungen nach: Emissionsspektren von Spektralröhren (© 2019/2023 Freie Universität Berlin | AG Didaktik der Physik in Zusammenarbeit mit QUA-LiS NRW)