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Absorptions- und Transmissions-Spektren
Nach Marcel Eugster, St. Georgen 2003
KST CHEMIE 2013 Two Chemie 1
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KST CHEMIE 2013 Two Chemie 2
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KST CHEMIE 2013 Two Chemie 3
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Elektromagnetische Strahlung
• Strahlung einer Infrarotlampe
• Röntgenstrahlung
• Radiowellen
• Sichtbares Licht
• Infrarotlampe spendet Wärme
• Röntgenstrahlen können Materie durchdringen
• Radiowellen ermöglichen den Empfang von Radiosendungen
• sichtbares Licht ist für die bunten Farben eines Regenbogens
verantwortlich
Die verschiedenen Arten der elektromagnetischen Strahlung
haben ein sehr unterschiedliches Erscheinungsbild.
Gemeinsamkeiten
• Geschwindigkeit der Strahlung im Vakuum:2.9979250 . 108 m/s ~3.0 . 108 m/s (Lichtgeschwindigkeit)
• Wellencharakter
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Two Chemie 5
Elektromagnetische Wellen
• Vergleichbar mit stofflichen Wellen, wie z.B. Wasserwellen
• Sie besitzen eine charakteristische Wellenlänge und Frequenz!
• Die meisten elektromagnetischen Wellen wie Radiowellen oder die Röntgenstrahlung
sind für unser Auge nicht sichtbar. Sie übertragen Energie und stellen Schwingungen
innerhalb eines Raumgefüges dar, die senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung
schwingen (transversale Schwingung).
• Die Wellen unterscheiden sich in ihrer Wellenlänge:
• Rundfunkwellen können mehrere hundert Meter lang sein, während die kosmische
Höhenstrahlung Wellenlängen im kaum vorstellbaren Bereich von Millionstel
Nanometer (1 nm = 1 Milliardstel Meter) besitzt. Die Wellenlänge des für uns
sichtbaren Lichts liegt zwischen 770 nm und 400 nm und wird als optisches Spektrum
bezeichnet.
KST CHEMIE 2013
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Elektromagnetische Strahlung
Sichtbares Licht nimmt nur einen kleinen Ausschnitt des gesamten elektromagnetischen Spektrums ein!
Wellenlänge
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Die Art der elektromagnetischen Strahlung wird durch ihre Frequenz oder durch ihre
Wellenlänge bestimmt. In der Chemie wird zur Charakterisierung von elektromagnetischer
Strahlung auch der Kehrwert von , die so genannte Wellenzahl in cm-1 angegeben.
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Elektromagnetische Strahlung
400 500 600 700 Wellenlänge (nm)
UV-Strahlung
IR-Strahlung
Sichtbarer Bereich des Spektrums
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Aufspaltung von sichtbarem Licht
Lichtquelle mit weissem Licht
Prisma
Farbeindruck: weiss
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weisses LichtPrisma
Aufspaltung von sichtbarem Licht
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weisses LichtPrisma
weisses Licht
Gitter
(vgl. CD)
Aufspaltung von sichtbarem Licht
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weisses LichtPrisma
weisses Licht
Gitter
(vgl. CD)
Aufspaltung von sichtbarem Licht
KST CHEMIE 2013 Two Chemie 14
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KST CHEMIE 2013 Two Chemie 15
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Licht trifft auf einen nicht durchsichtigen Körper
Möglichkeiten:
Absorption
Reflexion
Teil der Strahlung wird vom Stoff absorbiert.
Nicht-absorbierter Teil wird reflektiert.
Entstehender Farbeindruck entspricht der Komplementär-Farbe der absorbierten Farbe.
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?
Wie sieht eine Tomate bei grünem Scheinwerfer-licht aus?
bei weissem Licht bei grünem Licht
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Lichtquelle mit weissem Licht
violette KMnO4-Lösung
Licht trifft auf einen durchsichtigen Körper
Möglichkeiten:
Absorption
Reflexion
Transmission
?
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Licht trifft auf einen durchsichtigen Körper
KMnO4: Kaliumpermanganat
Lichtquelle mit weissem Licht
violette KMnO4-Lösung
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Licht trifft auf einen durchsichtigen Körper
KMnO4: Kaliumpermanganat
Lichtquelle mit weissem Licht
violette KMnO4-Lösung
?
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Licht trifft auf einen durchsichtigen Körper
KMnO4: Kaliumpermanganat
Lichtquelle mit weissem Licht
violette KMnO4-Lösung
Grünes Licht wird absorbiert von KMnO4-Lösung!
Zusammenspiel der durchgelassenen Lichtarten ergibt Komplementär-Farbe zu grün: violett!
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Absorptions-Spektrum einer KMnO4-Lösung
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Absorptions-Spektrum einer KMnO4-Lösung
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Absorptions-Spektrum einer KMnO4-Lösung
Wie sieht das zugehörige Transmissions-Spektrum aus?
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Aufnahme eines Spektrums: Das Photometer
Lichtquelle
Zerlegung des weissen Lichts
Beweglicher Schlitz
Probe
Photozelle
Computer
Messung der Absorption oder der Transmission
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