Energieniveaus in Atomen

Energieniveaus in Atomen

Arbeitsauftrag Do., 3.12.2020

Aufgabe 1

Arbeite im Buch S.86-89 durch und markiere die wichtigsten Informationen. Beantworte danach die folgenden Fragen.

Multiple Choice

Welche Einheit verwendet man für Energie im atomaren Bereich?

• Joule (J)

• Newton (N)

• Watt (W)

• Elektronenvolt (eV)

Open Ended

Was versteht man unter Absorption, was unter Emission von Licht?

Open Ended

Berechne die Wellenlänge der H-Beta-Linie (siehe S.88).

Aufgabe 2

Informiere dich im Internet über Emissions- und Absorptionsspektren (z.B. bei Leifi Physik - Link dazu auf Teams)

Beantworte danach die folgenden Fragen.

Multiple Select

Jedes chemische Element hat ein charakteristisches Linienspektrum. Welche der Folgerungen ist richtig?

• Atome geben Energie nur in ganz bestimmten (diskrete) Portionen ab.

• Die Energiezustände sind bei Atomen des gleichen Elements gleich.

• Atome haben nur ganz bestimmte (diskrete) Energiezustände.

• Die Energiezustände sind bei Atomen verschiedener Elemente unterschiedlich.

Multiple Select

Betrachtet man ein heißes Gas durch ein Prisma, so erscheinen einzelne Linien. Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

• Die Energien der Photonen hängen nur von der Temperatur des Gases ab.

• Ein heißes Gas sendet nur Photonen mit bestimmten (diskreten) Energien aus.

• Aus der Lage der einzelnen Linien kann man auf die Zusammensetzung des Gases schließen.

• Die Energien der Photonen hängen nur von der Art der Gasatome ab.

Erklärung

Die Gasatome besitzen bestimmte Energieniveaus. Durch die bei der Wärmebewegung vorkommenden Zusammenstöße werden Hüllenelektronen in höhere Energieneviaus gehoben. Nach einer bestimmten Zeit gehen die Hüllenelektronen wieder in die niedrigere Energieniveaus zurück und geben dabei ein Photon der Energiedifferenz ab. Die Energiestufen sind charakteristsich für die Atomsorte und unabhängig von der Temperatur des Gases.

Multiple Select

Schickt man Licht einer Glühlampe durch ein heißes Gas, so erscheinen im Spektrum schwarze Linien. Welche der folgenden Aussagen ist richtig?

• Die Gasatome erhalten durch das Absorbieren dieser Photonen einen höheren Energiezustand.

• Die Gasatome reflektieren die zu schwarzen Linien gehörenden Photonen.

• Die Gasatome gehen nach einer bestimmten Zeit aus dem höheren Energiezustand durch Aussenden entsprechender Photenen wieder in den Ausgangszustand zurück.

• Die Gasatome absorbieren die zu den schwarzen Linien gehörenden Photonen.

Erklärung

Die Gasatome besitzen bestimmte Energieniveaus (Energiestufen für die Hüllenelektronen). Trifft ein Photon, das genau die Energie einer solchen Stufe hat auf das Gasatom, so wird es dabei vernichtet und das Hüllenelektron geht auf die höhere Stufe. Nach einer bestimmten Zeit geht das Hüllenelektron wieder in die (oder eine andere) niedrigere Stufe zurück und gibt dabei ein Photon ab. Da dieses Photon im Regelfall in eine andere Richtung abgegeben wird, sieht es der Betrachter des Spektrums nicht.

Multiple Select

Warum ist gerade der UV-Anteil der Sonne so gefährlich für die Haut (Sonnenbrand) und die Augen?

• Die Schutzfunktion des Auges, die Pupille bei erhöhter Strahlungsleistung zu verkleinern, funktioniert nicht bei UV.

• Der UV-Anteil der Sonnenstrahlung hat größere Strahlungsleistung als der sichtbare Teil.

• Die UV-Photonen sind energiereicher als die des sichtbaren Lichtes.

• Die UV-Photonen sind wesentlich schneller als die des sichtbaren Lichts.

Erklärung

Der UV-Anteil des Sonnenlichtes trägt zur gesamten Strahlungsleistung der Sonne wesentlich weniger bei als der sichtbare Bereich. Die einzelnen Photonen des UV-Lichtes sind erheblich energiereicher als die des sichtbaren Lichtes und deshalb viel schädlicher für die direkt bestrahlten Teile des Körpers. Da UV unsichtbar ist, funktioniert die Schutzfunktion des Auges mit Verkleinern der Pupille nicht auf verstärktes UV. Deshalb sind Sonnenbrillen, die das das Auge verdunkeln, das UV aber nicht abschirmen, besonders gefährlich. Die Photonen aller Lichtsorten, auch das UV sind gleich schnell.