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Versuche

Resonanzabsorption und Resonanzfluoreszenz (Simulation der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Das Ziel der Simulation

  • Veranschaulichung der Vorgänge in der Atomhülle bei Resonanzabsorption und Resonanzfluoreszenz
Aufbau und Durchführung
Screenshot von https://tetfolio.fu-berlin.de/web/1091183 (© 2019 Freie Universität Berlin | AG Didaktik der Physik in Zusammenarbeit mit QUA-LiS NRW)
Abb. 1 Legende zum Simulationsaufbau
  • Klicke auf die farbigen "Lichtpfeile" und ändere dadurch die Wellenlänge des Lichts der Lichtquelle. Es können auch zwei unterschiedliche Wellenlängen eingestellt werden.
  • Klicke auf den Knopf "Shutter". Dadurch öffnet sich die Blende vor der Lichtquelle und Licht fällt auf das "Atom".
  • Die Energieabgabe des "Atoms" erfolgt nach der Bestrahlung selbständig. Das Spektrum des ausgesendeten Lichtes kann auf dem Monitor beobachtet werden. Klicken auf den Monitor löscht das Spektrum.
  • "Das Atom" kann auch durch "Anheben der Elektronen per Hand" angeregt werden. Dann geschieht die Energieabgabe erst durch Klick auf das "Atom".

Hinweis: Die graphische Darstellung der Anregung des "Atoms" entspricht nicht der Realität.

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

Beobachtung
Aufgabe

Gib an, durch welches Licht das Atom angeregt werden kann.

Lösungsvorschläge

Lösung

Das Atom kann durch

  • rotes Licht aus dem Grundzustand in den ersten angeregten Zustand
  • grünes Licht aus dem Grundzustand in den zweiten angeregten Zustand
  • blaues Licht aus dem Grundzustand in den dritten angeregten Zustand

gebracht werden.

 

Lasse Licht nur einer Wellenlänge auf das "Atom" fallen.

Beschreibe das Spektrum das ausgesandten Lichts.

Lösung

Wenn nur rotes, grünes oder blaues Licht auf das "Atom" fällt, dann besteht das Spektrum des ausgesandten Lichts aus einer einzelnen Linie. Die Wellenlänge entspricht der des Lichts, das auf das Atom gefallen ist*.

Wenn Licht einer anderen Farbe auf das "Atom" fällt entsteht überhaupt kein Spektrum.

* Hinweis: Wird das "Atom" z.B. durch grünes Licht aus dem Grundzustand in den zweiten angeregten Zustand gebracht, dann kann es auch sein, dass das "Atom" Licht verschiedener Wellenlängen aussendet und über mehrere "Schritte" in den Grundzustand zurückkehrt. Die Photonenenergien stimmen aber immer mit den Energiedifferenzen der verschiedenen Energieniveaus überein.

Lasse Licht von zwei verschiedenen Wellenlängen, durch die das Atom angeregt werden kann, auf das "Atom" fallen.

Beschreibe das Spektrum das ausgesandten Lichts.

Lösung

Wenn z.B. rotes und grünes Licht auf das "Atom" fällt, dann besteht das Spektrum des ausgesandten Lichts aus zwei einzelnen Linien. Die Wellenlängen entsprechen denen des Lichts, das auf das Atom gefallen ist*.

* Hinweis: Wird das "Atom" z.B. durch grünes Licht aus dem Grundzustand in den zweiten angeregten Zustand gebracht, dann kann es auch sein, dass das "Atom" Licht verschiedener Wellenlängen aussendet und über mehrere "Schritte" in den Grundzustand zurückkehrt. Die Photonenenergien stimmen aber immer mit den Energiedifferenzen der verschiedenen Energieniveaus überein.