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Resonanzabsorption - Umkehr der Natrium-Linie

Umkehr der Na-D-Linien, absorption soldium d line

Inhalt

Versuchsaufbau mit Bunsenbrenner und Gitter

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Auf dem Schirm ist das Fehlen der gelben Na-Linie im Spektrum zu erkennen.

Aufbau und Durchführung mit Bunsenbrenner

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Der Brenner wird so gehalten, dass die Flamme in den Strahlengang trifft.

Durchführung

  1. Spalt 10 cm vor Lampe stellen und gleichmäßig ausleuchten
  2. mit Linse f = 10 cm Spalt scharf auf Schirm abbilden
  3. Gitter (z.B. 600 / mm) zwischen Linse und Schirm, nah an Linse hinzufügen, ggf. Schirm leicht drehen
  4. Bunsenbrenner so halten, sodass die Flamme in den Strahlengang zwischen Spalt und Linse reicht.
  5. mit Kochsalz behafetetes Magnesa-Stäbchen in die Flamme und damit den Strahlengang halten.

Bewertung: vergleichsweise einfacher Aufbau, der recht verlässlich zum Ergebnis führt

Fehlersuche: Spalt möglichst schmal, ggf. Spalt weniger hell ausleuchten

Geräte

Gerät Hersteller
helle (Halogen-)Lampe z. B. LD 45064
verstellbarer Spalt z. B. LD 46014
Linse f = 10 cm  
Gitter, z. B. g = 600 / mm  
Schirm z. B. LD 44153  
Magnesiastäbchen  
Kochsalz  

 

Versuchsaufbau mit Gaskolben und Gitter oder Prisma

Umkehr Natrium-D-Linie

Die schwarze Linie ist real besser zu erkennen als hier auf dem Foto

Umkehr Natrium-D-Linie

Spektren im Vergleich (On-Mouse-over-Effekt)

Versuchsaufbau

Versuchsskizze Umkehr Natrium-Linie 
(zum Vergrößern anklicken)

Geräte und Abmessungen

Symbol Bezeichnung Firma Nr.
L Halogenlampe 100 W mit Kondensor Leybold 45064
B Spaltblende, verstellbarer Spalt    
GK Heizofen + Gaskolben Neva, Phywe, 3bscientific  
L Linse 200 mm    
S Schirm / Transparentschirm    
G Rowland-Gitter (570 oder 600 Striche pro mm)    
oder: Geradsichtprisma Leybold / Phywe  
s1 ca. 20 cm    
s2 ca. 10 cm    
s3 50-200 cm    

* 3bscientific hat die Maße des Neva-Ofens beibehalten, die Geräte von Phywe sind geringfügig kleiner und haben andere Bohrungen. Die reinen Gaskolben sind aber untereinander austauschbar. Die Lebensdauer des Gaskolben liegt bei 260°C bei ca. 50 Stunden Phywe Bedienungsanleitung zu 09084-00. Stand 2012

Von Iinks nach rechts: Geradsichtprisma (oder: Gitter), Linse 200 mm, Heizofen mit Gaskolben, verstellbarer Spalt, Lampe. Die Ofentemperatur soll ca. 250 bis 260°C betagen. Der Aufbau ohne optische Bank hat sich bewährt.

Durchführung

  • Heizofen aufheizen
  • Versuchsaufbau auf Fahrwagen von Vorteil
  • Blende B im Abstand s1 vor Lampe positionieren und Spalt möglichst gleichmäßig(!) (und hell) ausleuchten (Spalt muss nicht im Brennpunkt stehen).
  • Spalt mit Linse L auf Schirm (weißer Wand) scharf abbilden, die Spaltränder dürfen nicht überstrahlt sein, ggf. Linse leicht drehen / seitlich versetzen.
  • Geradsichtprisma oder Gitter hinzufügen, bei letzterem Wagen so drehen, dass Farbspektrum auf S sichtbar.
  • unter Variation von s3 nach dunkler Linie "suchen"
  • erwartbares Resultat: deutlich sichtbare, aber eher unscharfe dunklere Linie.

Erfahrung: beim Versuch mit dem Bunsenbrenner ist die Linie besser zu erkennen, das Gitter erzeugt ein breiteres Spektrum als das Prisma.

Spektrum mit Spektrometer

Die folgenden Spektren wurden mit dem Spektrometer 467261 von Leybold (=Oceanoptics 650) aufgenommen .
Der Einschnitt bei ca. 589 nm ist deutlich zu erkennen. On-Mouse-Over: das Ausgangsspektrum der Halogenlampe
Ausschnitt des Spektrums

Literatur

  • Bedienungsanleitung zu Na-Fluoreszenzröhre auf Frontplatte der Firma Phywe, Artikelnummer 09084
  • Alternativer Versuchsaufbau unter Verwendung einer Bogenlampe beschrieben von und in: Lothar Wolf: Ein wenig bekannter Demonstrationsversuch zur Entstehung der Fraunhoferschen Spektrallinien. Unterrichtsblätter für Mathematik und Naturwissenschaften, Verlag Otto Salle, Berlin, 1930, S. 320-322 (500753)
  • Bedienungsanleitung der Firma Neva

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