Physikalische Experimente
– Einführung in naturwissenschaftliche Arbeitsweisen –
Unterrichtsinhalte
Energieniveaus von Wasserstoff:
Mithilfe eines optischen Gitters oder Prismas wird das Spektrum einer Wasserstofflampe (Balmerlampe) erzeugt. Nur ein kleiner Bereich des Spektrums liegt dabei im sichtbaren Bereich und kann direkt beobachtet werden.
Die unsichtbaren Bereiche des Spektrums müssen mit geeigneten Detektoren angezeigt werden, z.B. Thermometer, Floureszenz.
Die Frequenzen der vier sichtbaren Linien (s.o.) lassen sich mit der Balmer-Formel (rechts) berechnen.
Dabei ist
n ∊ {3; 4; 5; 6}
Rydberg-Konstante
Wenn die Wasserstoffatome aus einem angeregten Zustand in einen Grundzustand wechseln, geben sie dabei Energie in Form von Strahlung ab (IR, UV, Licht).
Die Energie der Strahlung kann allgemein nach
E = h · f
berechnet werden. Setzt man für f die o.a. Rydberg-Konstante ein, so erhält man die 13,6 eV in der nebenstehenden Formel.
Die Parameter m und n stehen für Quantenzustände (angeregt, Grundzustand) des Wasserstoffatoms. Hierbei gilt:
m, n ∊ ℕ n > m
Rydberg-Konstante
