Die Balmer-Serie – Bestimmung und Auswertung der Wellenlängen

Wasserstoff ist das mit Abstand am häufigsten vorkommende Element im gesamten Universum. Sein Emissionsspektrum zeigt einige diskrete Linien im sichtbaren Bereich, für die Johann Jakob Balmer eine einfache Formel für die Berechnung der Wellenlängen herleiten konnte. Es zeigte sich schnell, dass die Untersuchung von Linienspektren einen wichtigen Baustein zum Verständnis des Aufbaus der Materie darstellt. Aber wie kann man diese diskreten Wellenlängen bestimmen?

In diesem Beitrag finden Sie Aufgaben zum verwendeten, relativ einfachen Versuchsaufbau und zu den physikalischen Grundlagen einer zu dieser Fragestellung passenden Messung. Den Schwerpunkt bildet eine umfangreiche Sammlung von Fotos anhand derer Ihre Schülerinnen und Schüler die Bestimmung und die Auswertung der Wellenlängen der Balmer-Serie üben können.

Inhaltsverzeichnis:

• Hinweise
• M 1 Die subjektive Methode – Das Experiment
• M 2 Kleinwinkelnäherung
• M 3 Bestimmung der Wellenlängen der Balmer-Serie
• M 4 Ermittlung des Abstands zwischen Gitter und Skala
• M 5a–M 8b Bildmaterial zum Wasserstoffspektrum
• M 9 Versuch mit kleinerer Gitterkonstanten
• M 10a Direktvergleich der Aufnahmen – Variante 1
• M 10b Direktvergleich der Aufnahmen – Variante 2
• Lösungen