Schul- Experimente
Schul- Versuche

Physik- Praktikum im Leistungskurs (Beispiel)
Versuch Gitterspektren
Beispiele einer Versuchs- Ausarbeitung (Schüler- Niveau)
Hier muß der endliche Zeitaufwand berücksichtigt werden. Schüler sind keine Studenten, sondern haben einen ganzen Fächerkanon zu bewältigen.



Versuch Hg - Spektrum

  1. Bestimmung der Gitterkonstanten durch Vermessen des Spektrums einer Hg-Lampe
    Emissionsspektren können mit Hilfe eines optischen Gitters erzeugt werden. Der Abstand zweier benachbarter Striche heißt "Gitterkonstante". Durch Vermessen des Spektrums einer Lichtquelle, bei der die Wellenlängen zu den einzelnen Linien bekannt sind, läßt sich die Gitterkonstante bestimmen. Ist die Gitterkonstante bekannt, so kann man umgekehrt am Spektrometer durch Ausmessen der Ablenkwinkel, die zu den einzelnen Linien gehören, deren Wellenlängen bestimmen und dadurch ggf. Aufschlüsse über den Schalenaufbau der emittierenden Atome und damit die Art des chemischen Stoffes erhalten.
  2. Versuchsaufbau

Das Spektrometer besteht aus einem Spaltrohr, dem Spektrometertisch mit Teilkreis und Nonius und einem Fernrohr. Der von der abgeschirmten Hg-Spektrallampe beleuchtete Spalt dient als Lichtquelle. Im Spaltrohr wird das vom Spalt ausgehende Licht parallel gemacht. Das Gitter erzeugt dann das Spektrum , was in mehreren Ordnungen beobachtet werden kann.

3.Gerätebedarf

3.1 Leybold- Heraeus: Universaldrossel für Spektrallampen 45130

3.2 Hg-Spektrallampe

3.3 Spektrometer

4. Durchführung
Bestimmung der Gitterkonstanten durch eine Hg-Spektrallampe; Entnahme der Wellenlängen der Hg-Spektrallinien aus der beigegebenen Tabelle (siehe Anhang); Einstellen des Fadenkreuzes des Fernrohres auf die Mitte jeweils einer Spektrallinie und anschließend auf die der dazu symmetrisch gelegenen; Ermittlung des Ablenkwinkels von der optischen Achse.

5. Auswertung

Berechnung der Gitterkonstanten b über

 

Spektrallinie

linker Winkel

rechter Winkel

Ablenkwinkel

Gitterkonstante b

1. Ordnung

        

violett 1

41,6

69,2

13,8

1,696 µm

violett 2

41,4

69,4

14,0

1,686 µm

blau

40,4

70,2

14,9

1,695 µm

blaugrün 1

38,5

72,3

16,9

1,691 µm

blaugrün 2

38,3

72,5

17,1

1,685 µm

gelbgrün

36,6

74,3

18,9

1,691 µm

gelb

35,4

75,5

20,1

1,683 µm

orangerot

33,8

77,1

21,7

1,690 µm

2. Ordnung

        

violett 1

27,0

84,3

28,7

1,688 µm

violett 2

26,7

84,6

29,0

1,685 µm

blau

24,6

86,8

31,1

1,688 µm

blaugrün

20,3

91,6

35,7

1,687 µm

gelbgrün

15,9

96,4

40,3

1,690 µm

gelb

13,0

99,5

43,3

1,684 µm

Arithmetisches Mittel

      

1,6885 µm

Standardabweichung des Mittelwertes: sm= 0,0039 µm 0,23% Abweichung

Gitterkonstante b = ( 1,6885 +/-0,0039 ) µm => 5922 +/-14 Striche pro cm

6. Anlagen
Versuchsprotokoll
Wellenlängen der Hg-Spektrallinien : Tabelle aus dem Labor der FHS Würzburg-Schweinfurt (Dipl.-Ing.Fischer)
Auswertungsprogramm und Formeln in Hilfe : Messwert.exe (siehe Programme)


Ergebnisspielraum in einem Kurs:

Gitterkonstante

Mittl.Fehler Mittelwert

1679 nm

18 nm

1675 nm

15 nm

1688 nm

5 nm

1683 nm

8 nm

1683 nm

2 nm ? RF


Genauigkeit etwa 1% und auch die Werte von Vorversuchsreihen (1681 +/- 2 ) nm liegen in diesen Grenzen.

Spektren unbekannter Gasentladungsröhren download- Chr.Krahmer/Marwan Mai 2000
etwas breitere Auswertung zum Download 32kB


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