Der Unterschied zw. Banden- und Linienspektren

Gast

Hab gegoogelt und auch hier gesucht, aber finde keine Antwort bezüglich des Unterschieds der Wellenlänge...

Bei Linienspektren wird Energie mit EINER bestimmten Wellenlänge abgestrahlt, bei kontinuierlichen Spektren Energie SÄMTLICHER Wellenlängen.

Und wie ist das bei Bandenspektren? Da diese wie die Linienspektren ja diskontinuierlich sind, ist es auch nur EINE wellenlänge? Falls ja, worin besteht der Unterschied?

Vielen Dank schonmal im Voraus!

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Bandenspektren sind das Mittelding zwischen Linienspektren und kontinuierlichen Spektren.

Ein Bandenspektrum kannst du dir also vorstellen wie ein Linienspektrum mit sehr, sehr, sehr breiten Linien.

So was kommt vor, wenn beispielsweise sehr viele Niveaus sehr nahe beieinanderliegen, so dass sie überlappen, und Licht innerhalb eines gesamten Frequenzbandes (also sämtliche Frequenzen zwischen den beiden Frequenzen an den Rändern des Bandes) ausgestrahlt werden kann.

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

Sers,

ich versuch das mal bündig zusammenzufassen obwohl die Erklärung in die Quantenmechanik führt.

Nach der Heisenberschen Unschärferelation kann der Impuls und der Ort eines Teilchens nicht gleichzeitig exakt bestimmt werden. In diesem Fall handelt es sich um ein Photon.

Neben dieser Relation zwischen Ort und Impuls gibt es noch eine zweite Unschärferelation:
Die Energie des Teilchens kann zu einem exakten Zeitpunkt nicht bestimmt werden.
(Energieunschärfe Relation)
Es gilt:

Beim übergang eines Teilchens vom Zustand mit der Energie E1 in den Zustand mit der Energie E2 wird elektromagnetische Strahlung emmitiert:
Die Teilchen im angeregten Zustand E2 kann man als Sender auffassen.
Die Sendezeit dieser Teilchen ist mit der Relaxationszeit

des Engeregten Zustandes verbunden.
Es gilt:

Das

wird als natürliche Linienbreite bezeichnet.

Daher existieren keine exakten Linienspektren. Jede Spektrallinie hat eine sogennante Mittenfrequenz bei der die Strahlunsintensität maximal ist. Nach links und rechts nimmt die intensität mit zu bzw. abnehmender Frequenz ab.

Die natürliche Linienbreite ist aber wiederum ein theoretischer Wert der nur für Teilchen ohne jegliche Wechselwirkung gilt. Da dies in der Praxis nicht gegeben ist, wird die Linie zusätzlich verbreitert. Man spricht von Stoß- bzw. Druckverbreiterung.
Daneben unterscheidet man noch homogen und inhomogen verbreiterte Spektrallinien.

Bei den sogenannten Bandenspektren überlagern sich die von Teilchen aus unterschiedlichen Energieniveaus abfallenden Spektrallinien.

Edit:

Das Bandenspektrum ist also aus mehreren überlappenden einzel Spektrallinien zusammengesetzt. Wobei meistens nicht mehr zwischen den einzelnen Linien unterschieden werden kann weil sich die Energieunschärgen addieren. Zudem kommt es zu verschiebungen der Mittenfrequenzen der Linien bestimmter übergänge. Wodurch ein für einen bestimmten Stoff/ Verbindung eigenes Spektrum entsteht.
Über dieses Spektrum lässt sich der Stoff auch eindeutig Identifizieren. (siehe Spektroskopie)

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Nicht zu vergessen die Dopplerverbreiterung, die von der thermischen Bewegung der strahlenden Atome kommt. Allerdings gibt es ja heute auch dopplerfreie Spektroskopie...

Gruß
Marco

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

@as_string:

Das wäre ein Beispiel für eine inhomogene Linienverbreiterung. Die ist aber eher bei Gasen vertreten. Denn hier werde aufgrund des statistisch verteilten Richtung der Gasmoleküle die Resonanzfrequenzen der Molekeln verschoben. Daher ist auch das Frequenzverhalten unterschiedlich.
Bei festen Stoffen spielt die Dopplerverbreiterung in der Praxis eher eine untergeordente Rolle da die Dopplerverschiebungen relativ klein sind.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Naja, ich dachte jetzt auch eher an Gase... War die ganze Zeit die Rede von Festkörpern? Da muß ich wohl den Thread nochmal richtig lesen, hab ich glatt übersehen.

Gruß
Marco

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Weil für Bandenspektren viele Niveaus überlappen müssen, findet man sie bei Molekülen (besonders ausgeprägt bei großen Molekülen) und in Festkörpern.

In solchen Systemen sind nämlich mehrere bis viele Atome miteinander verbunden. Wenn die Energieniveaus dieser Atome in Molekülbindungen oder gar in Festkörpern miteinander koppeln, dann werden aus den einzelnen Niveaus der Atome dabei breite Bänder.

Also hat man typischerweise die Situation, dass in Gasen Linienspektren vorliegen und in Festkörpern Bandenspektren.

@as_string: Ich meine, du hast den Thread schon gut gelesen, das mit den Festkörpern hatte hier bisher noch keiner beschrieben. Danke für die Nachfrage!

Viele Grüße, dermarkus