422 - Optische Spektroskopie

In diesem Versuch kann man sich mit der Arbeitsweise eines modernen Spetrometers vertraut machen. Verschiedene Lichtquellen werden anhand ihres Spektrums charakterisiert, das Lambert-Beer-Gesetz wird überprüft und der molare Extinktionskoeffizent einer Farbstofflösung ist zu bestimmen.

Als Extinktion bezeichnet man die Schwächung des Lichtes beim Durchgang durch Materialien. Ursache dafür ist neben der Lichtstreuung vor allem die Absorption, d.h. die Umwandlung von Licht- in Wärmeenergie. Absorbiert werden dabei genau jene Photonen, deren Energie passend ist, Übergänge von Elektronen auf höhere Energieniveaus anzuregen. Bei Stoffen mit diskreten Energieniveaus (z.B. Gasen) sieht man also im Absorptionsspektrum einzelne dunkle Linien, deren Lage charakteristisch für den jeweiligen Stoff ist (Bsp.: Fraunhofersche Linien im Sonnenspektrum). Im Gegensatz dazu charakterisiert die Transmission den Teil des Spektrums, der das Medium ungehindert passieren kann.

Bei Farbstofflösungen sind aufgrund der komplizierteren Molekülstruktur die Linien zu sogenannten Banden verbreitert. Hier werden aus dem weißen Licht nicht nur einzelne Wellenlängen sondern ganze Wellenlängenbereiche ausgefiltert, was letztlich dann auch die Ursache für die Färbung ist (Beispiel "Fuchsin": absorbiert Gelb, Grün und Teile von Blau, übrig bleiben die Farben Rot und Violett, was zu der typischen rot-violetten Farbe führt). Farbfilter sind oftmals so konzipiert, dass das Licht über einen breiten Wellenlängenbereich absorbiert und nur einen begrenzter Teil des Spektrums (eine Farbe) passieren kann.

Die Durchführung des Experimentes erfolgt mit einem kommerziellen Spektrometer, das die Lichtintensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge misst.

Versuchsaufbau: