MolekülspektrenMolekülspektrenund ihre Bedeutung für die und ihre Bedeutung für die
ErdatmosphäreErdatmosphäre
Daniel Weikartschläger
Was ist ein Spektrum?Was ist ein Spektrum?
Unterschied:Unterschied:
- Kontinuierliches SpektrumKontinuierliches Spektrum
- LinienspektrumLinienspektrum- AbsorptionsspektrumAbsorptionsspektrum- EmissionsspektrumEmissionsspektrum
Kontinuierliches SpektrumKontinuierliches Spektrum
Lückenlose Abfolge aller WellenlängenLückenlose Abfolge aller Wellenlängen
MOSCA G., TIPLER P.; S.993.
Kontinuierliches Spektrum im sichtbaren Bereich
Kontinuierliches SpektrumKontinuierliches Spektrum
HÄCKEL H.; S.145.
Anwendung und BeispieleAnwendung und Beispiele
RegenbogenRegenbogen
Weißes Licht wird am Prisma gespaltenWeißes Licht wird am Prisma gespalten
Ölfilm auf WasserlackeÖlfilm auf Wasserlacke
Reflexion auf CD- RückseiteReflexion auf CD- Rückseite
LinienspektrumLinienspektrum
Entstehung:Entstehung:
Absorption oder Emission bestimmter WellenlängenAbsorption oder Emission bestimmter Wellenlängen
-- AtomenAtomen- MolekülenMolekülen- MolekülkettenMolekülketten
diskrete Energiewerte diskrete Energiewerte Linienspektren!Linienspektren!
http://www.schulphysik.de/physik/spektrum1/index.htm (Stand 12.11.2007)
Absorption & EmissionAbsorption & Emission Grundzustand: e- auf energetisch günstigstem NiveauGrundzustand: e- auf energetisch günstigstem Niveau
– Lt. PauliverbotLt. Pauliverbot
Energieaufnahme durchEnergieaufnahme durch– Stoß mit freiem e-Stoß mit freiem e-– Stoß mit Atomen oder MolekülenStoß mit Atomen oder Molekülen– Elektromagnetische Strahlung (Photon)Elektromagnetische Strahlung (Photon)
äußeres e- angeregt = Zustand höherer Energieäußeres e- angeregt = Zustand höherer Energie nach ~10 ns Übergang auf energetisch günstigeres nach ~10 ns Übergang auf energetisch günstigeres
Niveau (spontane Emission)Niveau (spontane Emission)
Absorption & EmissionAbsorption & Emission
eVeVE
eVeVhcE
nm
nm
77,1700
1240
1,3400
1240
700
400
Photon mit Differenzenergie emittiert:Photon mit Differenzenergie emittiert:
|| Ehc
hfhc
fc
hchfE
Beispiel:Beispiel:
EnergieniveaudiagrammEnergieniveaudiagrammÜbergänge:
Gebunden-gebunden:
Emission/Absorption einer Spektrallinie
Frei – gebunden:
Ionisation des Atoms
Frei-frei:
Freies e- gewinnt/verliert an E
BASCHEK B., UNSÖLD A.; S.117.
Beispiel: Termschema des HBeispiel: Termschema des H
JAROS A.; S.125.JAROS A.; S.125.
Absorption von StrahlungAbsorption von Strahlung
verschiedene Spektrum für unterschiedliche verschiedene Spektrum für unterschiedliche Atome/MoleküleAtome/Moleküle
Beispiele und Anwendungen: Beispiele und Anwendungen: AtmosphäreAtmosphäre Astronomie: Zusammensetzung von Astronomie: Zusammensetzung von
SternenSternen
Anwendung: AstronomieAnwendung: Astronomie Spektrum der Sonne: Spektrum der Sonne: nahezu kontinuierlich aber:nahezu kontinuierlich aber:
– AbsorptionslinienAbsorptionslinien (Fraunhoferlinien) (Fraunhoferlinien)Gase der Photosphäre Gase der Photosphäre ZusammensetzungZusammensetzung
- - Emissionslinien Emissionslinien Gase der ChromosphäreGase der Chromosphäre
http://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhoferlinienhttp://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhoferlinien
Zusammensetzung der Zusammensetzung der ErdatmosphäreErdatmosphäre
Stickstoff NStickstoff N22: 78%: 78% Sauerstoff OSauerstoff O22: 21%: 21%
Spurengase:Spurengase: Wasserdampf HWasserdampf H22OO Kohlendioxid COKohlendioxid CO22
ArgonArgon Ozon OOzon O33
Andere SpurengaseAndere Spurengase
~ 1%
Absorption der ErdatmosphäreAbsorption der Erdatmosphäre
HÄCKEL H.; S.164.HÄCKEL H.; S.164.
Absorption der ErdatmosphäreAbsorption der Erdatmosphäre
ErgebnisseErgebnisse
Sichtbares Licht: kaum AbsorptionSichtbares Licht: kaum Absorption
Schutz vor UV – Strahlung (Ozon!!)Schutz vor UV – Strahlung (Ozon!!)
Einfluss auf Strahlungsgleichgewicht der Einfluss auf Strahlungsgleichgewicht der ErdeErde((klimatologische Bedeutung)klimatologische Bedeutung)
QuellenverzeichnisQuellenverzeichnis• BASCHEK B., UNSÖLD A.: Der neue Kosmos: Einführung in die Astronomie BASCHEK B., UNSÖLD A.: Der neue Kosmos: Einführung in die Astronomie
und Astrophysik; 6. Auflage, Springer Verlag; Berlin u.a. 1999.und Astrophysik; 6. Auflage, Springer Verlag; Berlin u.a. 1999.• BINGEL W. A.: Theorie der Molekülspektren; Verlag Chemie, Weinheim 1967.BINGEL W. A.: Theorie der Molekülspektren; Verlag Chemie, Weinheim 1967.• Görg W.: Atom- und Molekülspektren; Dissertation; 1971.Görg W.: Atom- und Molekülspektren; Dissertation; 1971.• HÄCKEL H.; Meteorologie: 4. Auflage; Springer Verlag; Ulm, Stuttgart HÄCKEL H.; Meteorologie: 4. Auflage; Springer Verlag; Ulm, Stuttgart
(Hohenheim) 1999.(Hohenheim) 1999.• HOLAWE F.: Skript zu Einführung die Klimageographie; Wien 2004.HOLAWE F.: Skript zu Einführung die Klimageographie; Wien 2004.• JAROS A., NUSSBAUMER A., NUSSBAUMER P.: Basiswissen 2; JAROS A., NUSSBAUMER A., NUSSBAUMER P.: Basiswissen 2; 2. 2.
Auflage, öbv & htp VerlagsgesmbH; Wien 2000.Auflage, öbv & htp VerlagsgesmbH; Wien 2000.• MOSCA G., TIPLER P.: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure; 2. Auflage, MOSCA G., TIPLER P.: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure; 2. Auflage,
Spektrum Verlag; München 2004.Spektrum Verlag; München 2004.• http://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhoferlinienhttp://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhoferlinien (Stand 19.11.2007) (Stand 19.11.2007)• http://www.astrospectroscopy.comhttp://www.astrospectroscopy.com (Stand 19.11.2007) (Stand 19.11.2007)• http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/physikIV/WS0506/Physikhttp://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/physikIV/WS0506/Physik
IV_UP2_Strahlung.pdfIV_UP2_Strahlung.pdf (Stand 12.11.2007) (Stand 12.11.2007)