Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Donnerstag, 15. Oktober 2020

Neue Postserie Spektren: 1) Brechung von Licht

 Spektren

 

Was wären Astronomen ohne die Möglichkeit Spektren zu untersuchen?

Hilflos...

Deswegen ist es angebracht, einmal in einer eigenen Postserie die für die Astronomie wichtigen Aspekte der Spektren zu behandeln.

Ich orientiere mich dabei an einer kurzen Unterrichtseinheit für meinen Physik LK in der Q3, die ich in einem eigenen Blog veröffentliche.

Die dort  Quantenkurs  erscheinenden Beiträge überarbeite ich hier für diese Serie.

Vielleicht folgt dann eine Serie über die Physik der Spektralanalyse.

1) Brechung von Licht

Wenn Licht von einem optisch dünneren (Luft) zu einem optisch dichteren (Glas) Medium übergeht, wird es zum Einfallslot hingebrochen.

Diese Brechung kommt durch die Abbremsung des Lichtes im dichteren Medium. Den Abbremsfaktor nennt man Brechungsindex n (hierzu gab es schon eine eigene Postserie).

Uni Wien

 Im Bereich des sichtbaren Lichtes liegt "normale Brechung" vor, d.h. der Brechungsindex n sinkt mit der Wellenlänge (steigt mit der Frequenz).

Blaues Licht wird also  stärker gebrochen als rotes Licht!

Weißes Licht besteht aus Licht aller möglichen Wellenlängen (in der Regel 300 nm - 700 nm). Da die Stärke der Brechung (der Abbremsung) von der Wellenlänge abhängt, kann man die in weißem Licht enthaltenen Wellenlängen durch Brechung sortieren.

Das Farbband, das dann entsteht, nennt man ein Spektrum.

Mag man nicht: Farbränder

Die zum Verständnis der Brechung  wichtigste Regel kann man sich leicht merken: Wer blau ist, der bricht leichter...

Bei jedem Übergang in ein anderes Medium werden die einzelnen Wellenlängen unterschiedlich gebrochen.

Das bedeutet u.a., dass Linsen für blaues Licht eine kürzere Brennweite haben (starke Brechkraft) als für rotes Licht.

Wenn man also etwas durch eine einzelne  Linse ansieht, gibt es Farbränder im Bild.

wikipedia common

 

 Das möchte man natürlich vermeiden, deswegen hat Fraunhofer  1814  mehrlinsige Objektive weiterentwickelt, die so aufgebaut sind, dass sich Farbabweichungen aufheben und farbreine Bilder entstehen (Fraunhofer Achromat, zwei Linsen mit Luftspalt).

wikipedia common

Auch wenn man den tiefstehenden Jupiter in einem Teleobjektiv ansieht, hat er oben (stärkere Lichtbrechung durch die Atmosphäre) einen blauen Rand und unten einen roten Rand.


 Will man haben: Prismenspektren

Lenkt man aber weißes Licht durch ein Prisma, dann wird es zweimal gebrochen (einmal zum Lot hin und einmal vom Lot weg. Dadurch wird  die Zerlegung des Lichtes nach Wellenlängen verstärkt, so dass man ein schönes Farbspektrum sieht.

Uni Vienna

 Das ist übrigens schon Newton gelungen.

wird fortgesetzt....
 

 

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