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diskretes AtomspektrumZoomA-Z

Fachgebiet - Spektroskopie, Quantenphysik

Aus der Existenz diskreter Energieniveaus für Elektronen in Atomen folgt, dass beim Übergang der Elektronen von einem Niveau zum anderen elektromagnetische Strahlung genau definierter Energie - und damit Wellenlänge - aufgenommen oder abgegeben wird. Damit sind die Absorptionsspektren und Emissionsspektren von Atomen Linienspektren, deren diskrete Linien jeweils ganz bestimmten Übergängen zwischen Energieniveaus zugeordnet werden können.

Empirisch spielte in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts die Spektralanalyse von Flammenfarben eine wichtige Rolle; in glühenden Gasen lassen sich die Spektrallinien der betreffenden Atome besonders einfach untersuchen. Aus einer Reihe von Einzeluntersuchungen zum diskreten Spektrum des Wasserstoffatoms resultierte so die allgemeine empirische Formel

ν˜=RH(1n221n12)

wobei ν˜=1/λ die Wellenzahl ist , λ die Wellenlänge, RH die Rydberg-Konstante, und n1 und n2 zwei empirische Parameter, die die Werte 1, 2, 3, ... annehmen können (Hauptquantenzahl). Damit ließen sich alle bekannten Serien von Spektrallinien des Wasserstoffs beschreiben, beispielsweise entspricht n2=2 der Balmer-Serie, die von Johann Balmer 1885 als erste Serie entdeckt wurde.

Die Erkenntnisse über die diskreten Atomspektren waren später entscheidend für die Aufstellung des Bohr'schen Atommodells und in der Folge dann für die gesamte Entwicklung der Quantenmechanik.