Untertitel: Verlorene Persönlichkeit
Die Spektren von Gasen und von Festkörpern sind sehr unterschiedlich. Wie und warum sie sich unter-I scheiden, hörst du in diesem Abschnitt.
Das Licht eines dünnen Gases, zum Beispiel in einer Leuchtstoffröhre, zeigt beim Aufspalten ein Linienspektrum. Dieses ist quasi sein „Fingerabdruck“. Was passiert aber, wenn man das Licht eines leuchtenden Gasballs wie der Sonne oder eines beliebigen anderen Sterns aufspaltet (F7)? Dann erhält man ein kontinuierliches Spektrum! Wie kann das sein?
| Schematische Darstellung der Orbitale von Gasatomen, a) Geringer Druck: Die Orbitale sind unbeeinflusst. b) Hoher Druck: Es kommt zu einer gegenseitigen Beeinflussung der Orbitale. Dadurch entstehen viele neue Energieniveaus, die ein kontinuierliches Spektrum ermöglichen. |
Der Druck im Inneren eines Sterns ist unvorstellbar groß - im Sonneninneren ist er etwa 100 Milliarden Mal größer als der Luftdruck auf der Erde (siehe folgende Tab.). Dadurch ist auch die Gasdichte extrem hoch. Während in einem dünnen Gas die Orbitale unbeeinflusst sind, werden sie durch den hohen Druck quasi „gequetscht“ (vorhergehende Abb.). Dadurch entstehen völlig neue Energieniveaus (folgende Abb.), und das Gas leuchtet in allen Farben. Unter hohem Druck geht also der „Fingerabdruck“ des Gases verloren - es verliert seine Persönlichkeit.
Bei uns auf der Erde kommen übrigens nicht alle Farben des Sonnenlichts an - es fehlen Linien im Spektrum. Diese fehlenden Linien geben einen Aufschluss über die chemische Zusammensetzung der Sonnenatmosphäre (F10). Generell ermöglicht dieser Effekt den Astronomen, auf bequeme Weise die Atmosphäre jedes beliebigen Sterns zu bestimmen, ohne diesen mit einem Raumschiff besuchen zu müssen.
| Größenordnungen von Druck und Dichte im Inneren der Sonne im Vergleich mit der Erdatmosphäre. Obwohl der Sonnenkern aus Gas besteht, ist er rund 10-mal so dicht wie Eisen! |
| a) Mögliche Energieniveaus eines Phantasiegases bei geringem Druck. Es gibt nur zwei verschiedene Quantensprünge, daher hat das Spektrum nur zwei Linien, b) Bei hohem Druck entstehen so viele neue Niveaus, dass jeder beliebige Quantensprung möglich ist (exemplarisch sind 5 Möglichkeiten eingezeichnet). Das Spektrum wird kontinuierlich. |
Das Gas im Inneren eines Sterns ist so dicht, dass es wie ein Festkörper wirkt (siehe Tab. oben rechte Spalte). Das Spektrum von selbst leuchtenden Festkörpern ist immer kontinuierlich. Auch im Glühdraht einer Lampe kommt es durch die dichte Packung der Atome zur gegenseitigen Beeinflussung der Orbitale. Deshalb erzeugt auch eine Glühbirne ein kontinuierliches Spektrum (F7). Obwohl Sterne und Glühbirnen alle Farben aussenden, haben sie für uns meistens trotzdem eine bestimmte Farbtönung. Das liegt daran, dass die ausgesendeten Frequenzen unterschiedliche Intensitäten haben.