Antwort auf die Eingangsfrage Was haben Laser mit dem Atomaufbau zu tun? Das Beispiel Helium-Neon-Laser zeigt: Materialien für Laser müssen über langlebige angeregte Energieniveaus verfügen, aus denen Elektronen durch stimulierte Emission von Licht in tiefere Niveaus übergehen. Lichtstreuung an Dunst, Staub oder Nebel macht die Strahlen einer Lasershow für das Publikum sichtbar. 1 W4 Erkläre, welche Informationen Atomspektren liefern. 2 W4 Beschreibe, wie das Periodensystem der Elemente mittels des Orbitalmodells der Atome erklärt werden kann. 3 S1 Analysiere, welche Vorteile Laser in der Medizin bringen. 4 S1 Bewerte, welche wirtschaftliche Bedeutung die Entwicklung von Lasersystemen für Industrie und Medizin hat. Weiterführende Fragestellungen 1 Beschreibe, warum α-Teilchen abgelenkt werden, wenn sie einem Atomkern nahe kommen. 2 Beschreibe, welche Annahmen Bohr traf, um die Spektrallinien von Gasen zu erklären. 3 Erkläre einer Schulkollegin oder einem Schulkollegen, welche Kräfte die Bewegung des Elektrons um den Kern bestimmen. 4 Bewerte, ob ebene Elektronenbahnen ein ernst zu nehmendes Argument gegen das Bohr’sche Atommodell sind. 5 Erkläre einem Freund oder einer Freundin, was man unter einem Orbital versteht. 6 Beschreibe, warum negative Werte für die Energieniveaus angegeben werden. 7 Beschreibe, welche Tatsache mit dem Pauli-Prinzip erklärt wird. 8 Beschreibe, ob der Atomradius oder die Wellenlänge von rotem Licht größer ist. 9 Erkläre einer Person bei dir zu Hause, warum H-Atome UV-Licht beim Übergang E2 E1 emittieren. 10 Erkläre einer Freundin oder einem Freund, warum eine Flamme gelb leuchtet, wenn man kleine Steinsalzkristalle (NaCl) hineinstreut. Teste dein Wissen 1 Mit der Bohr’schen Theorie kann man die Energiewerte aller Ionen mit einem Elektron berechnen (siehe Anmerkung zu Aufgabe 3). a) Berechne die Energiewerte von einfach ionisiertem Helium He+. b) Bestimme, welche Übergänge im sichtbaren Spektrum liegen. 2 Bestimme, welche Ionisationsenergie 1 s-Elektronen im Uranatom (Z = 92) haben (siehe Anmerkung zu Aufgabe 3). 3 Berechne, mit welcher Geschwindigkeit 1s-Elektronen um einen Z-fach geladenen Atomkern kreisen. Wie groß ist der Bahnradius? Anmerkung: Um das Bohr’sche Modell auf beliebige Atome (Kernladungszahl Z) anzuwenden, ist der Faktor e4 durch (Z·e2)2 zu ersetzen, da in der Coulombkraft das Produkt aus Kernladung Z·e und Ladung e des Elektrons auftritt. Rechenaufgaben 126 Atomphysik Praxis und Vertiefung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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