Einleitung 1.1 Atome und ihre Spektren 2 1.2 Wdh.: Ergebnisse Bohr 10 Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

1.1 Atome und ihre Spektren Gesetz der konstanten Proportionen (Anfang 19.Jh.): Erste Hinweise auf Existenz der Atome (1) 100g Wasser = 11.1g Wasserstoff + 88.9g Sauerstoff: Gewichtsverhältnis = 1 : 8 Grund: 2H2O = 2H2 + O2 ("Stöchiometrie") mit Atomgewichten A = 1 für H und A = 16 für O (2) 2 m3 Wasserdampf aus 2 m3 Wasserstoff und 1 m3 Sauerstoff: Volumenverhältnis H2 zu O2 = 2 : 1 Grund: 2H2O = 2H2 + 1O2 statistische Mechanik verlangt gleiches Volumen V für gleiche Anzahl von Molekülen (bei gleichem p, T: V = nRT/p = const. ) (3) 100g Kupferoxid = 79.9 g Kupfer mit A = 64 und 20.1 g Sauerstoff: Gewichtsverhältnis = 4 : 1 Grund: 2Cu + O2 = 2CuO mit den Atomgewichten A = 64 für Cu und A = 16 für O Manganoxid aus: 100 g Mangan + 29.1 g Sauerstoff ≡ 1 Teil: Mn + O2 = MnO2 + 43.7 g Sauerstoff = 1.5 Teile: 2Mn + 3O2 = 2MnO3 + 58.4 g Sauerstoff = 2 Teile: Mn + 2O2 = MnO4 Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung Atom-Spektroskopie: früher: Prismen-Spektralapparat STRAHLEN-QUELLE: ANALYSE-INSTRUMENT: DETEKTOR: Wasserstoff Gasentladung Prisma Photoplatte Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung Δλ λ Auflösungs-Vermögen Basislänge c Dispersion n(λ): Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

heute: Gitter-Spektralapparat QUELLE: PROBE: ANALYSE-INSTR.: DETEKTOR: Laser Gas Gitter CCD-Kamera (1-dim) Anzahl N Ordnung m = 0 1 2 3 Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung Balmer Serie Balmerserie im Wasserstoff-Spektrum: → 1/λ ↑ "Bandenkopf" Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung Balmer Formel ↑ ↑ … ↑ hν = 1/4 -1/9 1/4-1/16 … 1/4 ×R Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung Wavelength spectrum of Vega, 25.3 light-years from Earth, illustrating the Balmer series: Wasserstoff Spektren UV sichtbar ↑ 13.6 eV Observed Lyman spectrum of the white dwarf G191-B2B (one of the brightest and best-studied of the hot H-rich white dwarfs): Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

allg. Wasserstoff Spektrum λ/nm = sichtbar UV Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Energie-Niveaus des Wasserstoffatoms Ry/16 Ry/9 Ry/4 R Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung 1.2 Wdh.: Bohrs Modell Erster Versuch, diesen Befund zu erklären: Das 'halbklassische' Bohr Modell ist zwar veraltet, leistet aber für erste Abschätzungen gute Dienste. Bohrs Annahmen: Annahme 1: Elektronen bewegen sich auf Kreisbahnen um den Kern. Annahme 2: Der Bahndrehimpuls der Elektronenkreisbahn ist gequantelt: L = |p×r| = nħ, n = 1,2,3,... Dies ist identisch mit der Forderung, dass der Bahnumfang 2πr ein n-faches der deBroglie Wellenlänge λ = h/p ist: nλ = 2πr, dh. dass das Elektron auf seiner Bahn eine stehende Welle bildet: nλ = nh/p = 2πr, dh. pr = nħ. Annahme 3: Beim Übergang von der n. Bahn zur m. Bahn wird Strahlung der Frequenz ν emittiert/absorbiert mit hν = Em  En. n = 3: hν Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung rn Bahnradien r1, Z = 10 r1, Z = 1 Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung 6 Naturkonstanten mit denen alle Formeln aus Physik III bis V berechnet werden können Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Bahngeschwindigkeiten Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung Epot n Ekin n En ~ 1/r Ionisations grenze rn Energie-Niveaus R/16 R/9 R/4 R Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung

Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung reduzierte Masse Dubbers: Physik IV SS 2010 1. Einleitung