Energieniveauschema---> Balmerserie,Bohr usw

Wissenschaft Physik
1

Hallo,

wir haben in Physik derzeit das Energieniveauschema von einem Wasserstoffatom behandelt. Es zeigt ja die Niveaus, in denen Atome angeregt werden.

Hier eine Skizze, damit ihr genau wisst was ich meine. Allerdings habe ich eine etwas andere,aber die von Wikipedia sollte zeigen was ich meine :wink:

http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:H-termschema.png

Da werden ja die unterschiedlichen Niveaus gezeigt, von Balmer, Bracket usw.

Wir haben uns an das Thema herangearbeitet, indem wir Sequenzen und Frequenzen der Sprektreskopie im Wasserstoffatom berechnet haben. Wir haben für jeweilige Serien, Frequenzen ausgerechnet. Hier ein Beispiel zum Verständnis:

Balmerserie für die 2. Schale

f=(3,290*10^15)*(1/4 - 1/9) = 4,5*10^14 1/s

Die Formeln solltet ihr bestimmt erkennen.

Wir haben dann für jede Serie ein paar Sequenzen ausgerechnet und sie in dieses Niveauschema eingetragen und es sieht ungefähr so aus wie bei Wikipedia.

Nun sind wir aber beim Bohr-Modell angekommen und dort taucht genau dieses Niveauschema wieder auf. Jedoch meiner Meinung, in einem absolut anderem Zusammenhang. Es ist genau dasselbe Niveauschema.
Aber was haben diese Sprektren mit dem Bohrversuch zu tun?

Meine eigentlichen Fragen:

1.Kann mir das jemand mal grob erklären,damit ich ungefähr den Zusammenhang zwischen Bohr und dem Niveauschema erkennen kann?

2.Warum gibt es eigentlich die Spektroskopie im Wasserstoffatom bzw. was bedeutet das genau? Bricht sich im Atom Licht und man berechnet dies…?

3.Warum sind die Sequenzen pro Serie beschränkt? Balmer hat zum Beispiel 8 Sequenzen. Oder irre ich mich da?

Hoffe man kann mir folgen

Gruß

2

Hallo!

1.Kann mir das jemand mal grob erklären,damit ich ungefähr den
Zusammenhang zwischen Bohr und dem Niveauschema erkennen kann?

Bohr hat postuliert, dass Elektronen im Atom nur in bestimmten Energieniveaus auftreten können. Energien, die zwischen diesen Niveaus liegen, sind nicht erlaubt. Wenn ein Elektron ein Niveau wechselt, so gibt es entweder die Energiedifferenz in Form von Strahlung ab (Emission) oder nimmt diesen Energiebetrag auf (Absorption).

Bohr nummeriert die Niveaus von n=1 bis unendlich durch. n=1 hat die niedrigste Energie, n=unendlich die höchste, und zwar Null. (Damit sind alle anderen Energien negativ).

Außerdem hat Bohr postuliert, dass der Umfang der Kreisbahn eines Elektrons ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge sein soll. Daraus ergibt sich die Energie für einen Zustand als

En = - [Vorfaktoren] 1/n²

Beziehungsweise für Energiedifferenzen beim Schalenwechsel eine Elektrons:

ΔE = - [Vorfaktoren] * (1/n2² - 1/n1²)

Die Energie hängt mit der Frequenz der abgegebenen Strahlung über die bekannte Formel E = hf zusammen. Deswegen gilt für die Lage der Energieniveaus (Bohr) fast die gleiche Gesetzmäßigkeit wie für Frequenz der abgegebenen Strahlung.

2.Warum gibt es eigentlich die Spektroskopie im
Wasserstoffatom bzw. was bedeutet das genau? Bricht sich im
Atom Licht und man berechnet dies…?

Man kann Wasserstoff z. B. durch ein elektrische Entladung („Gasentladung“) zum Leuchten bringen. Auf elektrischen Wege werden Elektronen energetisch angehoben. Dann können sie wieder auf ein niedriges Niveau zurück fallen. Die überschüssige Energie wird in Forrm von Strahlung abgegeben.

3.Warum sind die Sequenzen pro Serie beschränkt? Balmer hat
zum Beispiel 8 Sequenzen. Oder irre ich mich da?

Du irrst Dich. Theoretisch gibt es keine Begrenzung. Allerdings rücken die Niveaus mit zunehmendem n immer mehr zusammen, dass es irgendwann keinen Sinn mehr macht, die Niveaus zu unterscheiden.

Sind damit Deine Fragen beantwortet?

Michael

3

Ja,bis auf die Zweite, da verstehe ich den Abschnitt nicht:

Auf elektrischen Wege
werden Elektronen energetisch angehoben. Dann können sie
wieder auf ein niedriges Niveau zurück fallen.

Was bedeutet energetisch angehoben? Und warum fallen sie auf ein niedrigeres Niveau zurück? Weil sie die Energie abgegeben haben?

4

Hallo!

Was bedeutet energetisch angehoben?

Wie gesagt: Das Elektron im Wasserstoffatom kann verschiedene Energiebeträge „besitzen“. Man spricht von Energieniveaus. Der Grundzustand, d. h. der mit der geringsten Energie, wird mit n=1 bezeichnet. „Energetisch angehoben“ bedeutet einfach „auf ein höheres Energieniveau versetzt.“

Bildlich kann man sich das wie ein Regal vorstellen. Es gibt mehrere Regalbretter. Das Elektron kann sich auf jedem der Bretter befinen, aber nicht zwischen ihnen. Um es auf ein höheres Brett zu heben, muss man Energie reinstecken. Wenn es auf ein tieferes Brett fällt, gibt es Energie ab. Was im Regal die Höhe ist, ist im Atom die Energie des Elektrons. Im bohrschen Atommodell hängt diese im Wesentlichen vom Abstand zum Atomkern ab. Je größer der Radius, desto höher die Energie.

Und warum fallen sie auf
ein niedrigeres Niveau zurück? Weil sie die Energie abgegeben
haben?

Genau.

Michael