Molekülspektren und ihre Bedeutung für die Erdatmosphäre Daniel Weikartschläger.
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Transcript of Molekülspektren und ihre Bedeutung für die Erdatmosphäre Daniel Weikartschläger.
MolekülspektrenMolekülspektrenund ihre Bedeutung für die und ihre Bedeutung für die
ErdatmosphäreErdatmosphäre
Daniel Weikartschläger
Was ist ein Spektrum?Was ist ein Spektrum?
Unterschied:Unterschied:
- Kontinuierliches SpektrumKontinuierliches Spektrum
- LinienspektrumLinienspektrum- AbsorptionsspektrumAbsorptionsspektrum- EmissionsspektrumEmissionsspektrum
Kontinuierliches SpektrumKontinuierliches Spektrum
Lückenlose Abfolge aller WellenlängenLückenlose Abfolge aller Wellenlängen
MOSCA G., TIPLER P.; S.993.
Kontinuierliches Spektrum im sichtbaren Bereich
Kontinuierliches SpektrumKontinuierliches Spektrum
HÄCKEL H.; S.145.
Anwendung und BeispieleAnwendung und Beispiele
RegenbogenRegenbogen
Weißes Licht wird am Prisma gespaltenWeißes Licht wird am Prisma gespalten
Ölfilm auf WasserlackeÖlfilm auf Wasserlacke
Reflexion auf CD- RückseiteReflexion auf CD- Rückseite
LinienspektrumLinienspektrum
Entstehung:Entstehung:
Absorption oder Emission bestimmter WellenlängenAbsorption oder Emission bestimmter Wellenlängen
-- AtomenAtomen- MolekülenMolekülen- MolekülkettenMolekülketten
diskrete Energiewerte diskrete Energiewerte Linienspektren!Linienspektren!
http://www.schulphysik.de/physik/spektrum1/index.htm (Stand 12.11.2007)
Absorption & EmissionAbsorption & Emission
Grundzustand: e- auf energetisch günstigstem NiveauGrundzustand: e- auf energetisch günstigstem Niveau– Lt. PauliverbotLt. Pauliverbot
Energieaufnahme durchEnergieaufnahme durch– Stoß mit freiem e-Stoß mit freiem e-– Stoß mit Atomen oder MolekülenStoß mit Atomen oder Molekülen– Elektromagnetische Strahlung (Photon)Elektromagnetische Strahlung (Photon)
äußeres e- angeregt = Zustand höherer Energieäußeres e- angeregt = Zustand höherer Energie nach ~10 ns Übergang auf energetisch günstigeres nach ~10 ns Übergang auf energetisch günstigeres
Niveau (spontane Emission)Niveau (spontane Emission)
Absorption & EmissionAbsorption & Emission
eVeV
E
eVeVhc
E
nm
nm
77,1700
1240
1,3400
1240
700
400
Photon mit Differenzenergie emittiert:Photon mit Differenzenergie emittiert:
|| E
hc
hf
hc
f
c
hchfE
Beispiel:Beispiel:
EnergieniveaudiagrammEnergieniveaudiagrammÜbergänge:
Gebunden-gebunden:
Emission/Absorption einer Spektrallinie
Frei – gebunden:
Ionisation des Atoms
Frei-frei:
Freies e- gewinnt/verliert an E
BASCHEK B., UNSÖLD A.; S.117.
Beispiel: Termschema des HBeispiel: Termschema des H
JAROS A.; S.125.JAROS A.; S.125.
Absorption von StrahlungAbsorption von Strahlung
verschiedene Spektrum für unterschiedliche verschiedene Spektrum für unterschiedliche Atome/MoleküleAtome/Moleküle
Beispiele und Anwendungen: Beispiele und Anwendungen: AtmosphäreAtmosphäre Astronomie: Zusammensetzung von Astronomie: Zusammensetzung von
SternenSternen
Anwendung: AstronomieAnwendung: Astronomie Spektrum der Sonne: Spektrum der Sonne: nahezu kontinuierlich aber:nahezu kontinuierlich aber:
– AbsorptionslinienAbsorptionslinien (Fraunhoferlinien) (Fraunhoferlinien)Gase der Photosphäre Gase der Photosphäre ZusammensetzungZusammensetzung
- - Emissionslinien Emissionslinien Gase der ChromosphäreGase der Chromosphäre
http://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhoferlinienhttp://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhoferlinien
Zusammensetzung der Zusammensetzung der ErdatmosphäreErdatmosphäre
Stickstoff NStickstoff N22: 78%: 78% Sauerstoff OSauerstoff O22: 21%: 21%
Spurengase:Spurengase: Wasserdampf HWasserdampf H22OO Kohlendioxid COKohlendioxid CO22
ArgonArgon Ozon OOzon O33
Andere SpurengaseAndere Spurengase
~ 1%
Absorption der ErdatmosphäreAbsorption der Erdatmosphäre
HÄCKEL H.; S.164.HÄCKEL H.; S.164.
Absorption der ErdatmosphäreAbsorption der Erdatmosphäre
ErgebnisseErgebnisse
Sichtbares Licht: kaum AbsorptionSichtbares Licht: kaum Absorption
Schutz vor UV – Strahlung (Ozon!!)Schutz vor UV – Strahlung (Ozon!!)
Einfluss auf Strahlungsgleichgewicht der Einfluss auf Strahlungsgleichgewicht der ErdeErde
((klimatologische Bedeutung)klimatologische Bedeutung)
QuellenverzeichnisQuellenverzeichnis• BASCHEK B., UNSÖLD A.: Der neue Kosmos: Einführung in die Astronomie BASCHEK B., UNSÖLD A.: Der neue Kosmos: Einführung in die Astronomie
und Astrophysik; 6. Auflage, Springer Verlag; Berlin u.a. 1999.und Astrophysik; 6. Auflage, Springer Verlag; Berlin u.a. 1999.
• BINGEL W. A.: Theorie der Molekülspektren; Verlag Chemie, Weinheim 1967.BINGEL W. A.: Theorie der Molekülspektren; Verlag Chemie, Weinheim 1967.
• Görg W.: Atom- und Molekülspektren; Dissertation; 1971.Görg W.: Atom- und Molekülspektren; Dissertation; 1971.
• HÄCKEL H.; Meteorologie: 4. Auflage; Springer Verlag; Ulm, Stuttgart HÄCKEL H.; Meteorologie: 4. Auflage; Springer Verlag; Ulm, Stuttgart (Hohenheim) 1999.(Hohenheim) 1999.
• HOLAWE F.: Skript zu Einführung die Klimageographie; Wien 2004.HOLAWE F.: Skript zu Einführung die Klimageographie; Wien 2004.
• JAROS A., NUSSBAUMER A., NUSSBAUMER P.: Basiswissen 2; JAROS A., NUSSBAUMER A., NUSSBAUMER P.: Basiswissen 2; 2. 2. Auflage, öbv & htp VerlagsgesmbH; Wien 2000.Auflage, öbv & htp VerlagsgesmbH; Wien 2000.
• MOSCA G., TIPLER P.: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure; 2. Auflage, MOSCA G., TIPLER P.: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure; 2. Auflage, Spektrum Verlag; München 2004.Spektrum Verlag; München 2004.
• http://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhoferlinienhttp://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhoferlinien (Stand 19.11.2007) (Stand 19.11.2007)
• http://www.astrospectroscopy.comhttp://www.astrospectroscopy.com (Stand 19.11.2007) (Stand 19.11.2007)
• http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/physikIV/WS0506/Physikhttp://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/studium/lehre/physikIV/WS0506/PhysikIV_UP2_Strahlung.pdfIV_UP2_Strahlung.pdf (Stand 12.11.2007) (Stand 12.11.2007)