Absorptionsspektren Wie viele wichtige wissenschaftliche Entdeckungen, so war auch Fraunhofers Beobachtung von Spektrallinien ein totaler Zufall. Fraunhofer hielt gar nicht nach irgendetwas Ähnlichem Ausschau; er wollte nur ein neues, sehr fortschrittliches Prisma, das er gemacht hatte, testen. Als Sonnenlicht durch einen dünnen Spalt und dann durch das Prisma geschickt wurde, so bildete es ein Spektrum mit den Regenbogenfarben, genau so, wie Fraunhofer es erwartet hatte — aber zu seiner großen Verwunderung enthielt das Spektrum eine Serie von dunklen Linien. Dunkle Linien? Das ist genau das Gegenteil von dem, worüber wir eben gesprochen haben. Sie haben mir erzählt, dass die verschiedenen Elemente ein Serie von hellen Linien bei bestimmten Wellenlängen erzeugen. Das passiert, wenn man ein Element erhitzt. Durch die Wärmezufuhr gibt man den Atomen etwas zusätzliche Energie, sodass ihre Elektronen in höhere Energieniveaus springen können. Wenn dann eines dieser Elektronen auf ein niedrigeres Niveau zurückspringt, so emittiert es ein Photon — natürlich mit einer der für das entsprechende Element charakteristischen Frequenz. Und es sind diese Photonen, die die hellen Linien in dem Spektrum, das Sie mir gezeigt habe, erzeugen. Genau — man nennt das ein Emissionsspektrum. Aber es gibt noch andere Arten, wie die Elemente Spektren erzeugen können. Betrachte mal statt einer erhitzten Probe von Atomen ein ziemlich kühles Gas und stelle eine Weißlichtquelle — welche alle sichtbaren Wellenlängen enthält — hinter das Gas. Wenn Photonen aus der Lichtquelle durch das Gas gehen, so können einige von ihnen mit den Atomen wechselwirken — vorausgesetzt, sie haben die genau richtige Frequenz, um ein Elektron dieses Elements in ein höheres Energieniveau zu stoßen. Photonen mit diesen speziellen Frequenzen werden also von dem Gas absorbiert. Dahingegen ist das Gas für Photonen mit anderen Frequenzen durchsichtig... All diese anderen Frequenzen werden also ungestört durch das Gas durchgehen. In diesem Fall würde das Spektrum des Lichts, welches das Gas durchquert hat, einige Lücken enthalten, genau bei den Frequenzen, die absorbiert wurden. So ist es. Das Spektrum mit diesen fehlenden Linien wird Absorptionspektrum genannt. Beachte, dass die dunklen Linien in einem Absorptionsspektrum bei genau den gleichen Frequenzen vorkommen wie die hellen Linien in einem Emissionsspektrum. Und genau das hat Fraunhofer gesehen? Ja. Wenn man das "kontinuierliche" Spektrum des Sonnenlichts sehr sorgfältig untersucht, so sieht man, dass es ein Absorptionsspektrum ist. Um die Erde zu erreichen, muss das Sonnenlicht die Sonnenatmosphäre durchqueren, die wesentlich kälter ist als der Teil der Sonne, von dem das Licht ausgesandt wird. Verschiedene Gase in der Atmosphäre absorbieren verschiedene Frequenzen und erzeugen so die etwa 600 dunklen Linien, die Fraunhofer beobachtet hat. Sie werden heute zu seine Ehren Fraunhofer'sche Linien genannt. Fraunhofer wusste jedoch alles dies nicht. Es sollte noch einige Jahrzehnte dauern, bis jemand eine Erklärung dieser Spektrallinien anbot...

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