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Was­ser­stoffspek­trum

(1)   1897 ord­ne­te E. Pi­cke­ring das Spek­trum eines Sterns auf­grund sei­ner Spek­tral­se­rie dem Was­ser­stoff zu. Er hatte fol­gen­de Spek­tral­li­ni­en ge­fun­den: 656 nm, 486 nm und 434 nm. Al­ler­dings gab es noch zwei wei­te­re Li­ni­en: 541 nm und 456 nm.

  1. Stel­len Sie eine Hy­po­the­se auf, woher diese Li­ni­en stam­men könn­ten. 

(2)   Die von J. Bal­mer im Jahre 1885 ge­fun­de­ne For­mel be­schreibt eine Ge­setz­mä­ßig­keit für eine Serie von Li­ni­en des Was­ser­stoffspek­trums. 

  1. Be­rech­nen Sie die Wel­len­län­ge der ers­ten nicht mehr sicht­ba­ren Bal­mer­li­nie (liegt im UV-Be­reich).
  2. Auf Was­ser­stoff­gas tref­fen Pho­to­nen der En­er­gie 2,5 eV. Da­durch wird ein Atom, des­sen Elek­tron sich auf der 2. Quan­ten­bahn be­fin­det, wei­ter an­ge­regt. Be­grün­den Sie, auf wel­che Quan­ten­bahn das Elek­tron an­ge­ho­ben wird.
  3. Ein auf n = 4 an­ge­reg­tes Was­ser­stoff­atom kann ver­schie­de­ne Spek­tral­li­ni­en emit­tie­ren. Zeich­nen Sie die mög­li­chen Über­gän­ge in ein Term­sche­ma ein.
  4. Wenn Elek­tro­nen, deren En­er­gie min­des­tens 2,11 eV be­trägt, auf Na­tri­um­dampf tref­fen, kann man mit einem Spek­tro­skop das Auf­tre­ten einer Spek­tral­li­nie be­ob­ach­ten. Er­klä­ren Sie die Er­schei­nung, und be­rech­nen Sie die Wel­len­län­ge der Linie. 

(3)   Auf­grund der Be­ob­ach­tung op­ti­scher Spek­tren kann man schlie­ßen, dass Atome En­er­gie nur in be­stimm­ten Por­tio­nen ab­ge­ben.

  1. Zei­gen Sie mit­hil­fe einer be­schrif­te­ten Skiz­ze, wie man ein sol­ches Spek­trum er­hält. Er­läu­tern Sie, wel­che Be­ob­ach­tung auf die quan­ti­sier­te En­er­gie­ab­ga­be schlie­ßen lässt.
  2. Be­rech­nen Sie die mi­ni­mal not­wen­di­ge ki­ne­ti­sche En­er­gie der sto­ßen­den Elek­tro­nen, um H-Atome aus dem Grund­zu­stand in den drit­ten Quan­ten­zu­stand an­he­ben zu kön­nen.
  3. Die in Teil­auf­ga­be b. an­ge­reg­ten Atome sen­den Licht­quan­ten ver­schie­de­ner En­er­gie aus. Be­rech­nen Sie die ent­spre­chen­den Wel­len­län­gen.

 

Was­ser­stoffspek­trum: Her­un­ter­la­den [docx][108 KB]

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Wei­ter zu Die Hub­b­le-Be­zie­hung