Niveaus, Übergänge und Balmer-Serie: Linien berechnen, Spektren deuten und Photonen vergleichen.
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Übungsaufgaben
Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt Ihnen sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.
A1
Photonenformeln als Bruch
AFB I
Für ein Photon gelten ΔE = h · f, ΔE = h · c : λ und c = λ · f. Stellen Sie die folgenden Größen als Brüche dar. Zeile 1: die Frequenz f aus ΔE. Zeile 2: die Wellenlänge λ aus ΔE. Zeile 3: die Lichtgeschwindigkeit c aus λ und f.
Ziehen Sie die Kärtchen in den Zähler oder den Nenner – oder klicken Sie ein Kärtchen und danach das Feld an. Mehrere Kärtchen in einem Feld werden multipliziert, Ablenker bleiben liegen. Tastatur: Tab zum Kärtchen, ↑ legt es in den Zähler, ↓ in den Nenner, Entf zurück.
f =
λ =
c =
Aus ΔE = h · f folgt f = ΔE : h. Aus ΔE = h · c : λ folgt λ = h · c : ΔE – die Energie wandert in den Nenner. Bei c = λ · f steht alles im Zähler, der Nenner bleibt leer (= 1).
Stellen Sie Zeile für Zeile um: Was muss man mit beiden Seiten tun, damit die gesuchte Größe allein steht?
Eine Größe, die bei der Ausgangsformel im Nenner steht (hier λ in ΔE = h · c : λ), kommt beim Umstellen nach oben, und ΔE wandert nach unten. Bei c = λ · f gibt es keinen Nenner.
A2
Pfeile im Termschema
AFB I
Das Schema zeigt Elektronenübergänge im Wasserstoffatom (Niveaus n = 1 bis 5 und die Ionisierungsgrenze n = ∞). Lesen Sie für jeden Pfeil ab, welcher Vorgang dargestellt ist.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz – hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Pfeil
Photon wird ausgesandt
Photon wird absorbiert
Atom wird ionisiert
A
B
C
D
E
Abwärts (A: 4 → 2 und C: 3 → 1) gibt das Atom Energie ab – ein Photon wird ausgesandt. Aufwärts (B: 1 → 3 und E: 2 → 5) nimmt das Atom die Energie eines Photons auf. Endet der Pfeil an der Grenze n = ∞ (D), ist das Elektron frei: Das Atom ist ionisiert.
Achten Sie auf die Pfeilspitze: Zeigt sie nach unten oder nach oben?
Abwärts bedeutet, dass das Atom Energie abgibt (Emission). Aufwärts bedeutet, dass es ein Photon aufnimmt (Absorption). Ein Pfeil bis zur gestrichelten Grenze n = ∞ löst das Elektron ganz aus dem Atom.
A3
Welche Probe leuchtet selbst?
AFB II
Neun Proben wurden mit einem Spektrometer untersucht; die Bilder zeigen das Spektrum von 400 nm (links) bis 700 nm (rechts). Überprüfen Sie, in welchen Proben ein heißes, leuchtendes Gas selbst Licht aussendet, und markieren Sie genau diese Felder.
Klicken Sie die passenden Felder an – ein zweiter Klick nimmt die Markierung zurück. Mit der Tastatur: Tab ins Raster, Pfeiltasten wandern, Enter markiert. Vollständige Reihen aus richtigen Feldern ergeben ein Bingo.
Markieren Sie alle Proben mit hellen Linien auf dunklem Untergrund.
Ein leuchtendes Gas zeigt wenige helle Linien auf dunklem Grund (Emission). Ein lückenloser Regenbogen stammt von einem heißen Festkörper; dunkle Linien in ihm entstehen, wenn Licht ein kühleres Gas durchquert (Absorption). Die vier Emissionsspektren (Proben 1, 4, 5 und 6) bilden die mittlere Reihe plus die Probe links oben.
Ein Emissionsspektrum besteht aus wenigen hellen Linien auf dunklem Untergrund.
Ein vollständiger Regenbogen ist ein Kontinuum, und dunkle Streifen in einem Regenbogen sind Absorptionslinien – beides stammt nicht von einem Gas, das selbst leuchtet.
