Emissionsspektren

Wenn ein Atom Energie aufnimmt, werden die Elektronen angeregt und bewegen sich auf ein höheres Energieniveau zu. Während sich die Elektronen entweder in einen niedrigeren Energiezustand oder in den Grundzustand entspannen, wird die überschüssige Energie als Photon freigesetzt. Die Wellenlänge des absorbierten und emittierten Lichts hängt von der Differenz zwischen des höheren und des niedrigeren Energiezustandes ab.

Das von der höheren Energie emittierte Licht ist Ergebnis von Elektronen, die sich in einem höheren Energiezustand befinden, und das von der niedrigeren Energie emittierte Licht ist Ergebnis von Elektronen, die sich in einem niedrigeren Energiezustand befinden. Ein Emissionsspektrum ist ein Maß der emittierten Strahlung, über einen Bereich von Wellenlängen. Bei reinen Elementen erscheint das Emissionsverhalten eher als Linien bestimmter Wellenlängen und nicht als ein breites Spektrum.

Das ist das Emissionsspektrum für Wasserstoff. Die Menge der Spektrallinien im Bereich des sichtbaren Lichts ist als die Balmer-Serie bekannt. Es tritt auf, wenn Elektronen von einem Energiezustand höher als n 3 zurück auf n 2 übergehen.

Das sichtbare Lichtspektrum erscheint als Spektrallinien bei 410, 434, 486, und 656 nm, die den Energieübergängen von n 3, 4, 5 bzw. 6 bis n 2 entspricht. Zusätzliche Spektrallinien können außerhalb des sichtbaren Bereichs gemessen werden, wie zum Beispiel der Lyman-Serie im UV-Bereich und die Paschen-Serie im Infrarotbereich.

Die Wellenlängen der Spektrallinien für Wasserstoff können mit Hilfe einer mathematischen Formel vorhergesagt werden, wobei R-H die Rydberg-Konstante ist, n1 ist die Hauptquantenzahl des unteren Energiezustandes und n2 ist die Hauptquantenzahl für den höheren Energiezustand. Für die Balmer-Reihe gilt n1 2. Da verschiedene Atome unterschiedliche Energiezustände haben, variieren die spektralen Emissionslinien von Element zu Element und werden zur Identifizierung von Stoffen verwendet.

Der Kehrwert eines Emissionsspektrums ist sein Absorptionsspektrum. Betrachtet man Wasserstoff, so befinden sich die Linien in seinem Absorptionsspektrum auf den gleichen Wellenlängen wie in seinem Emissionspektrums, aber sie sind dunkel. Das sind die Wellenlängen des Lichts, die von einem Wasserstoffatom absorbiert werden, wenn es einem kontinuierlichen weißen Lichtspektrum ausgesetzt ist.