Die Temperaturstrahlung Strahlung eines heissen Festkörpers: Der schwarze Strahler

Inhalt Kirchhoffsche Strahlungsgesetze Energiedichte der Temperaturstrahlung Die Plancksche Strahlungsformel Die RGB Codierung der Farben

Beispiele für Emission und Absorption an freien Atomen Absorptionslinien von Wasserstoff vor der „Weissen“ Strahlung der Sonne (an der Oberfläche ca. 6000 K) Abbildung: Emissionsspektrum der Quecksilberdampflampe und Absorptionslinien im Sonnenspektrum. Quelle: Meyers Enzyklopädisches Lexikon

Temperaturstrahlung Stoßanregung in verdünnten Gasen führt zur Anregung und Emission von monochromatischen Linien Sehr heiße Körper strahlen „weißes“ Licht aus: Die Zeit zwischen aufeinander folgenden Stößen ist so kurz, dass sich kein monochromatischer Wellenzug bilden kann. Man denke an die Präsentation z. B eines Konzerts für Streichinstrumente durch ein Orchester, dessen Musiker so dicht sitzen, dass sie sich bei jeder Bewegung stoßen und behindern

Beispiel: Die Farben von Schmelzen Die Farben der Schmelzen sind vom Material unabhängig Glasschmelze, Fa. Schott, FAZ 8.12.04 Stahlschmelze, Fa. Thyssen-Krupp, FAZ 29.11.04

Verteilung der Energiedichte in Abhängigkeit von der Wellenlänge für unterschiedliche Temperaturen Quelle: Pohl, Optik und Atomphysik

Das Plancksche Modell zum Strahlungsgesetz „Harmonische Oszillatoren“ unterschiedlicher Eigenfrequenz sitzen an den inneren Wänden des schwarzen Körpers Ein Oszillator wird immer dann angeregt, wenn die Hohlraumstrahlung gerade seine Eigenfrequenz anbietet (Resonanz) Jeder Oszillator steht für ein schwingungsfähiges Elektron eines Atoms der Wand Oszillatoren können Energie nur in Vielfachen eines elementaren Energiequantums aufnehmen

Die Plancksche Strahlungsformel 1 Ws Spektrale Leistungsdichte 1 W Leistung im Frequenzbereich zwischen ν und ν+ dν 1 J Elementares Energiequantum der Strahlung

Strahlung des „Schwarzen Körpers“ Grün Anregung Blau Anregung: Abstand Rot Anregung Der schwarz eingetragene „Plancksche Kurvenzug“ zeigt die Farbe, in der ein bei Zimmertemperatur schwarzer Körper erscheint, wenn er auf die angegebene Temperatur erhitzt wird

Versuch Analyse des Lichts aus einer Neonröhre mit dem Gitter Spektrometer Vergleich mit dem Licht einer Kerze oder Glühlampe Überprüfung der Wirkung additiver Farben mit rot, grünen und blauen Neonröhren

Frequenzbereiche der Oszillatoren Technische Schwingkreise Molekül-schwingungen Valenz Elektronen 380 nm Violett 7,9 1014Hz 780 nm rot 3,8 1014Hz Innere Orbitale Kern-reaktionen