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Anregung der Atome durch mechanischen Stoß. Inhalt Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung bei Änderung in der Elektronenkonfiguration eines.

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Präsentation zum Thema: "Anregung der Atome durch mechanischen Stoß. Inhalt Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung bei Änderung in der Elektronenkonfiguration eines."—  Präsentation transkript:

1 Anregung der Atome durch mechanischen Stoß

2 Inhalt Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung bei Änderung in der Elektronenkonfiguration eines Atoms Anregung der Elektronen durch Stoß mit Atomen im thermischen Gleichgewicht Abzählung der Zustände mit Hilfe des Boltzmann Faktors

3 Bohrsches Atommodell r1r1 r 2 =4r 1 r 3 =9r 1 r 4 =16r 1 E 1 =-13,6 eV E 2 =-3,4 eV E 3 =-1,5 eV E 1 =-0,85 eV

4 EinheitAnmerkung 1 1/sRydbergfrequenz 1 1/s Frequenz der emittierten elektromagnetischen Strahlung Energie der Strahlung bei Bahnwechsel Zur Anregung eines neuen elektronischen Zustands muss die Energie der elektromagnetischen Strahlung der Energiedifferenz zur Anregung des neuen Zustands entsprechen

5 Bohrs Atommodell: Wasserstoff mit Absorption und Emission elektromagnetischer Strahlung beim Übergang 2 1 r1r1 r 2 =4r 1 E 1 =-13,6 eV E 2 =-3,4 eV nm Anregung12 ca s Emissionλ=121,6 nm

6 380 nm Violett 7, Hz 780 nm rot 3, Hz Technische Schwingkreise Molekül- schwingungen Valenz Elektronen Innere Orbitale Frequenzbereiche der Oszillatoren Kern- reaktio nen

7 Stoß-Anregung Kinetische Energie dient zur elektronischen Anregung Bei vielen Teilchen in gleicher Umgebung ist die Temperatur das Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen

8 nm Anregung12 ca s Emission 121,6 nm Strahlungsemission beim Übergang (2 1) Anregung durch Stoß

9 Anregung im thermischen Gleichgewicht

10 Anregung im thermischen Gleichgewicht: Der Boltzmann Faktor Die Wahrscheinlichkeit, im Gewimmel der Teilchen eines mit Anregung in einer Umgebung des Energiezustands W zu finden, ist proportional zum Boltzmann Faktor:

11 Anmerkung: Die Formulierung …eines mit Anregung in einer Umgebung des Energiezustands W zu finden ist der Genauigkeit der Aussage geschuldet: Analog dazu: Anzahl der Menschen in der Mitte des Pariser Platzes in Berlin oder des Marienplatzes in München: –Die Mitte kann mit beliebiger Genauigkeit angeben werden, exakt in der Mitte steht nie einer –Die Anzahl der Menschen in der Mitte ist proportional zum Bereich, der zur Mitte gezählt wird

12 Anregung im thermischen Gleichgewicht: Der Boltzmann Faktor Das Verhältnis der Anzahl der Teilchen mit Anregung in den Zuständen W 1 und W 2 ist deshalb: Gemeint ist eine gleichgroße, kleine Umgebung der Energie-Werte Analog: Verhältnis der Menschen in Mitte des Pariser zu denen in Mitte des Marienplatzes

13 Ursachen für mechanische Stöße Kollision mit beschleunigten Elektronen –Röntgenröhre –Gasentladungen, Blitze Kollision mit benachbarten Teilchen aufgrund ihrer thermischen Bewegung

14 Beispiel für die Emission an freien Atomen Emissionsspektrum der Quecksilberdampflampe Quelle: Meyers Enzyklopädisches Lexikon

15 Emission der Sonne (ähnlich einem heißen Festkörper) Quelle: Meyers Enzyklopädisches Lexikon Weiße Strahlung der Sonne (an der Oberfläche ca K) (Vergessen Sie zunächst die schwarzen Linien)

16 Fraunhofer Linien im Sonnenspektrum Gasatome in der Atmosphäre der Sonne und der Erde werden durch die passenden Frequenzen im Sonnenspektrum angeregt Von der Erde aus betrachtet fehlen diese Frequenzen im Sonnenspektrum Diese schwarzen Linien bezeichnet man als Fraunhofer-Linien Joseph von Fraunhofer ( ) entdeckte sie 1814 zeitgleich mit William Hyde Wollastone ( ) Beispiel für die Absorption an freien Atomen:

17 Zusammenfassung Die Anregung zum Bahnwechsel kann entweder durch Absorption von Strahlung oder durch Stoß erfolgen In einem Medium erfolgt die Anregung mit der kinetischen Energie der Temperaturbewegung Im thermischen Gleichgewicht dient der Boltzmann Faktor der Abzählung der Zustände in einem Intervall gegebener Energie: –Boltzmann Faktor: exp(-W/kT)

18 60 kHz (Versuch) 2,5GHz Mikro- wellenherd 50 Hz (Netz) Kosmische Sekundär- Strahlung 50 kV Röntgen- strahlung 380 nm Violett 7, Hz 780 nm rot 3, Hz 9 GHz Cs Uhr 77,5 kHz DCF 77 H 2 Linie Position der Emissionslinie im elektromagnetischen Spektrum


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