absorptions- und transmissions-spektren

Absorptions- und Transmissions-Spektren

Nach Marcel Eugster, St. Georgen 2003

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Elektromagnetische Strahlung

• Strahlung einer Infrarotlampe• Röntgenstrahlung• Radiowellen• Sichtbares Licht

• Infrarotlampe spendet Wärme• Röntgenstrahlen können Materie durchdringen• Radiowellen ermöglichen den Empfang von Radiosendungen• sichtbares Licht ist für die bunten Farben eines Regenbogens

verantwortlich

Die verschiedenen Arten der elektromagnetischen Strahlung

haben ein sehr unterschiedliches Erscheinungsbild.

Gemeinsamkeiten

• Geschwindigkeit der Strahlung im Vakuum:2.9979250 . 108 m/s ~3.0 . 108 m/s (Lichtgeschwindigkeit)

• Wellencharakter

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Elektromagnetische Wellen• Vergleichbar mit stofflichen Wellen, wie z.B. Wasserwellen

• Sie besitzen eine charakteristische Wellenlänge und Frequenz!

• Die meisten elektromagnetischen Wellen wie Radiowellen oder die Röntgenstrahlung

sind für unser Auge nicht sichtbar. Sie übertragen Energie und stellen Schwingungen

innerhalb eines Raumgefüges dar, die senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung

schwingen (transversale Schwingung).

• Die Wellen unterscheiden sich in ihrer Wellenlänge:

• Rundfunkwellen können mehrere hundert Meter lang sein, während die kosmische

Höhenstrahlung Wellenlängen im kaum vorstellbaren Bereich von Millionstel

Nanometer (1 nm = 1 Milliardstel Meter) besitzt. Die Wellenlänge des für uns

sichtbaren Lichts liegt zwischen 770 nm und 400 nm und wird als optisches Spektrum

bezeichnet.

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Elektromagnetische Strahlung

Sichtbares Licht nimmt nur einen kleinen Ausschnitt des gesamten elektromagnetischen Spektrums ein!

Wellenlänge

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Die Art der elektromagnetischen Strahlung wird durch ihre Frequenz oder durch ihre

Wellenlänge bestimmt. In der Chemie wird zur Charakterisierung von elektromagnetischer

Strahlung auch der Kehrwert von , die so genannte Wellenzahl in cm-1 angegeben.

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Elektromagnetische Strahlung

400 500 600 700 Wellenlänge (nm)

UV-Strahlung

IR-Strahlung

Sichtbarer Bereich des Spektrums

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Aufspaltung von sichtbarem Licht

Lichtquelle mit weissem Licht

Prisma

Farbeindruck: weiss

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weisses LichtPrisma

Aufspaltung von sichtbarem Licht

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weisses LichtPrisma

weisses Licht

Gitter

(vgl. CD)

Aufspaltung von sichtbarem Licht

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weisses LichtPrisma

weisses Licht

Gitter

(vgl. CD)

Aufspaltung von sichtbarem Licht

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Licht trifft auf einen nicht durchsichtigen Körper

Möglichkeiten: Absorption Reflexion

Teil der Strahlung wird vom Stoff absorbiert.

Nicht-absorbierter Teil wird reflektiert.

Entstehender Farbeindruck entspricht der Komplementär-Farbe der absorbierten Farbe.

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?

Wie sieht eine Tomate bei grünem Scheinwerfer-licht aus?

bei weissem Licht bei grünem Licht

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Lichtquelle mit weissem Licht

violette KMnO4-Lösung

Licht trifft auf einen durchsichtigen Körper

Möglichkeiten: Absorption Reflexion Transmission

?

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Licht trifft auf einen durchsichtigen Körper

KMnO4: Kaliumpermanganat

Lichtquelle mit weissem Licht

violette KMnO4-Lösung

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Licht trifft auf einen durchsichtigen Körper

KMnO4: Kaliumpermanganat

Lichtquelle mit weissem Licht

violette KMnO4-Lösung

?

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Licht trifft auf einen durchsichtigen Körper

KMnO4: Kaliumpermanganat

Lichtquelle mit weissem Licht

violette KMnO4-Lösung

Grünes Licht wird absorbiert von KMnO4-Lösung!

Zusammenspiel der durchgelassenen Lichtarten ergibt Komplementär-Farbe zu grün: violett!

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Absorptions-Spektrum einer KMnO4-Lösung

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Absorptions-Spektrum einer KMnO4-Lösung

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Absorptions-Spektrum einer KMnO4-Lösung

Wie sieht das zugehörige Transmissions-Spektrum aus?

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Aufnahme eines Spektrums: Das Photometer

Lichtquelle

Zerlegung des weissen Lichts

Beweglicher Schlitz

Probe

Photozelle

Computer

Messung der Absorption oder der Transmission

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