M P - Inhaltsverzeichnis - Der Aufbau der Materie

Spektren im optischen und im Röntgen-Bereich


Emissions- und Absorptionsspektrum

Sichtbares Licht mit kontinuierlichem Spektrum Sichtbares Licht mit Linienspektrum

Grundzustand und angeregter Zustand eines Atoms

Emission von Röntgenquanten

Emissions eines Photons : Energie, Frequenz und Wellenlänge

Wenn ein Elektron in der Hülle eines Atoms Energie absorbiert = angeregt wird, geht es von seinem Grundzustand E1 in einen angeregten Zustand E2 über. 
Nach 10-15s wird die Energiedifferenz DE = E2 - E1 als elektromagnetische Welle als einzelnes Photon abgestrahlt.
Es gelten folgende Gleichungen:

DE = h . n

c = l . n

DE = E = h . c / l

h = 6,62608 . 10-34 Js
n ... Frequenz in Hz
l ... Wellenlänge in m
c = 2,99778 . 10 8 ms-1

Eigenschaften des Photons

E  = h . n = h . c / l Energie des Photons in J
l = h . c / E Wellenlänge des Photons
n = E / h Frequenz des Photons

Umrechnung der Photonenenergie in eV

1 eV =   1,602 . 10-19 J
1 J    = 6,242197 . 1018 eV

          Kontinuierliches Emissionspektrum                           Linienspektrum

 Kontinuierliches Emissionsspektrum Linienspektrum Als Spektrum bezeichnen wir die Aufspaltung einer Strahlung nach Wellenlängen , wobei für jede Wellenlänge die Stärke I der Strahlung in W/m²nm (Intensität) gemessen wird.

Das Atom als Strahlenquelle

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Anregung und Emision von Licht

Ionisation und charakteristische Röntgenstrahlung

Energieabgabe im Kernfeld und Bremsspektrum

Emission und Linien-Spektrum der Alpha-Strahlung

Emission und kontinuierliches Spektrum der Betastrahlung

Emission und Linienspktrum der Gamma-Strahlung

 

Beispiele: SPEKTREN im optischen und im Röntgen-Bereich

  1. Berechnen Sie die Photonen- ( Quanten-) energie
    a.) für die kurzwellige Grenze des sichtbaren Lichtes
    b.) für die langwellige Grenze des sichtbaren Lichtes

    Anleitung: Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes        λ= 400nm - 780 nm,
    benötigte Formel: Photonenenergie                                     E  = h ν = h c /λ
     

  2. Berechnen Sie die Wellenlänge der Strahlung mit einer
    Quantenenergie von 12,4 eV
    Anleitung:
    benötigte Formel: Photonenenergie                                     l =  h c / E
     
  3. Berechnen Sie die Energie eines Photons an der Grenze von Röntgenstrahlung zu UV-Strahlung (Vakuumwellenlänge 100 nm).
    Geben Sie das Resultat sowohl in Joule als auch in Elektronenvolt an.
     
  4. Die Vakuumwellenlänge von sichtbarem Licht liegt im Bereich von 400 nm bis 800 nm. In welchem Frequenzbereich liegt also das sichtbare Licht.
     
  5. Gammastrahlung von Cs137 besitzt eine Quantenenergie von 662 keV. Berechnen Sie die Wellenlänge und die Frequenz dieser Strahlung.
     
  6. In einer Versuchsanordnung wird die Gammastrahlung von Cs137 (Quantenenergie 662 keV) in einem Wasservolumen von 1 Liter vollständig absorbiert. Wie viele Quanten sind notwendig, um dieses
    Wasservolumen um 1 K zu erwärmen ? Wie groß ist die Erwärmung, wenn eine Energiedosis von 1 Gy (=1 J/kg) aufgetreten ist ?
    (spezifische Wärmekapazität von Wasser: 4,2 kJ/kg K).
     
_Übung: Spektralserien des Wasserstoffatoms
_Fragen: Spektren im optischen und im Röntgen-Bereich


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