Um die Bandbreite der möglichen Anwendungen zu demonstrieren, zeigen wir hier eine Sammlung an Spektren, die mit den Czerny-Turner-Spektrometern aus unserem Optikbaukasten aufgenommen wurden.

Die Spektren wurden größtenteils mit Hilfe unseres Pythonskripts EasyLines aufgenommen. Dies ermöglicht neben der Anzeige des aufgenommenen Spektrums auch das Einblenden der Lagen von Emissionslinien, deren Daten aus einer externen Datei eingelesen werden (Quelle: Internet-Datenbank NIST (Atomic Spectra Database | NIST). ¹

¹ Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J., and NIST ASD Team (2023). NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.11), [Online]. Available: https://physics.nist.gov/asd [2024, June 23]. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD. DOI: https://doi.org/10.18434/T4W30F

In den gezeigten Spektren ist eine Legende mit näheren Informationen zur Lage einzelner Linien aus dieser Datenbank eingeblendet. Ein kleiner Buchstabe dient der Markierung der Linie im Spektrum. Zusätzlich wird neben der Wellenlänge auch die Herkunft der Emission sowie die Genauigkeit der Wellenlängeninformation angegeben.

Die Bedeutung der einzelnen Unsicherheitsklassen lautet:

• AAA: Die höchste Genauigkeit (Unsicherheit < 0,00001 Å)
• AA: Sehr hohe Genauigkeit (Unsicherheit zwischen 0,00001 Å und 0,0001 Å)
• A+: Hohe Genauigkeit (Unsicherheit zwischen 0,0001 Å und 0,001 Å)
• A: Gute Genauigkeit (Unsicherheit zwischen 0,001 Å und 0,01 Å)
• B+: Überdurchschnittliche Genauigkeit innerhalb der Klasse B (Unsicherheit zwischen 0,01 Å und 0,03 Å)
• B: Mäßige Genauigkeit (Unsicherheit zwischen 0,01 Å und 0,1 Å)
• C: Niedrige Genauigkeit (Unsicherheit > 0,1 Å)

Zu den verschiedenen Lichtquellen unserer Beispielspektren haben wir eigene Seiten erstellt.

Glimmlampen

Glimmlampen bestehen aus einem kleinen Glasgehäuse, das mit einem Edelgas (meist Neon, manchmal auch Argon) gefüllt ist. Sie haben zwei Elektroden, zwischen denen eine Spannung angelegt wird. Bei ausreichender Spannung ionisiert das Gas und erzeugt ein schwaches Leuchten (Glimmen) um die negativ geladene Elektrode (Kathode).

Glimmlampen werden oft als preiswerte Anzeige – zum Beispiel in Steckdosenleisten – genutzt. [Mehr …]

Kaltkathodenlampen

Kaltkathodenlampen (CCFL = Cold Cathode Fluorescent Lamp) sind eine Art von Leuchtstofflampe, die z. B. für ihre Anwendung in der Hintergrundbeleuchtung von LCD-Bildschirmen bekannt sind. Sie können in dünnen, kompakten Formfaktoren hergestellt werden, was sie ideal für den Einsatz in schlanken Display-Designs macht. CCFLs verwenden Kaltkathoden-Elektroden, die im Gegensatz zu heißen Kathoden nicht vorgeheizt werden müssen. Diese Elektroden sind robust und können direkt eine Entladung erzeugen, sobald eine hohe Spannung angelegt wird. [Mehr …]

Plasmakugeln

Plasmakugeln, auch bekannt als Plasmalampen oder Tesla-Kugeln, sind dekorative Objekte, die faszinierende Lichtmuster erzeugen.

Eine Plasmakugel besteht aus einer transparenten Glaskugel, die mit einem Edelgas oder einer Gasmischung (wie Neon, Argon oder Xenon) bei niedrigem Druck gefüllt ist. In der Mitte der Kugel befindet sich eine Elektrode, die oft eine kugelförmige oder säulenartige Struktur hat und mit einem Hochspannungs-Wechselstromgenerator verbunden ist. Ein Transformator oder Oszillator erzeugt eine Hochspannung, typischerweise im Bereich von mehreren Kilovolt, die an die zentrale Elektrode angelegt wird, um die Gasmoleküle in der Kugel zu ionisieren. Hierbei entstehen positiv geladene Gasmoleküle und freie Elektronen, die zusammen ein Plasma bilden. [Mehr …]

Pen-Ray-Lichtquellen

Pen-Ray-Lichtquellen sind kompakte, langlebige und zuverlässige Lichtquellen in Form eines Stiftes, die häufig in der Spektroskopie eingesetzt werden. Es handelt sich hierbei um Niederdruck-Gasentladungslampen in einer Quarzröhre. Sie sind in verschiedenen Füllungen erhältlich, einschließlich UV, sichtbarem und infrarotem Licht. Dies ermöglicht ihre Verwendung in einer Vielzahl von spektroskopischen Anwendungen, wie UV-Vis-Spektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie und Absorptionsspektroskopie. [Mehr …]

Unterschiedlicher Sonnenstand

Je nach Sonnenstand, insbesondere bei unterschiedlichen Höhen der Sonne über dem Horizont, ändert sich das Sonnenspektrum infolge unterschiedlich starker Absorption der Strahlung durch die durchlaufenen Luftschichten.

Bei hochstehender Sonne sind die Auswirkungen der Atmosphäre auf das hindurchtretende Licht relativ gering. Die zu beobachtenden Fraunhoferlinien (hier zu sehen) bestehen daher hauptsächlich aus Absorptioslinien, die bereits in der Sonnenatmosphäre entstanden sind. Steht die Sonne hingegen tiefer am Himmel, legt das Licht größere Strecken durch die irdische Atmosphäre zurück wodurch nun Absoprtionseffekte durch Bestandteile der Atmosphäre in den Vordergrund treten. [Mehr …]

Fluoreszierende Mineralien

Fluoreszenz ist ein faszinierendes Phänomen, bei dem bestimmte Mineralien Licht emittieren, wenn sie mit ultraviolettem (UV) Licht bestrahlt werden. Diese Eigenschaft resultiert aus der Fähigkeit von Atomen oder Ionen innerhalb der Mineralstruktur, Lichtenergie zu absorbieren und in Form von sichtbarem Licht wieder abzugeben. Fluoreszierende Mineralien bieten nicht nur spektakuläre visuelle Effekte, sondern auch wertvolle Informationen über die chemische Zusammensetzung und die geologischen Bedingungen, unter denen sie entstanden sind. [Mehr …]

Aesculin aus Rosskastanie

Ein spannendes DIY-Experiment mit Kastanienrinde

In diesem Experiment haben wir die faszinierende Fluoreszenz von Aesculin untersucht, einem natürlichen Inhaltsstoff aus der Rinde der Rosskastanie (Aesculus hippocastanum). Aesculin ist bekannt für seine intensive blau-grüne Fluoreszenz, die besonders bei UV-Licht-Anregung sichtbar wird. [Mehr …]

Fluoreszierende Farben

Hier präsentieren wir unsere neuesten Beispielspektren, die mit unserem DIY-Spektrometer aufgenommen wurden. Diesmal haben wir uns den faszinierenden fluoreszierenden Farben der Serie Liqu-ment von der Firma Colorberry gewidmet. Die intensiven Farben Neon-Green, Neon-Yellow, Neon-Tangerine, Neon-Orange, Neon-Pink und Neon-Purple wurden unter Anregung mit einer 275 nm-LED analysiert und offenbaren beeindruckende Spektren, die die Leuchtkraft der fluoreszierenden Farben sichtbar machen. [Mehr …]