Frage zum Physikabitur Bayern 2016?
Hallo, die letzte Aufgabe zur Quantenphysik in Bayern fragt folgendes:
Es geht um Röntgenstrahlung, die genau die Wellenlänge für den K(alpha)-Übergang besitzt aber kein solcher Übergang stattfindet. Warum? Weil die Schale darüber auch besetzt ist? Das würde zumindest erklären, warum bei der Röntgenfluoreszenzanalyse die Elektronen in aller Regel ionisiert werden. Aber wie ist das Abseits von der Röntgenfluoreszenzanalyse, bspw. bei der Wasserstofflampe, da regt ja das Licht das Wasserstoffgas auch so an, dass Elektronen eine Schale nach oben springen und beim Abregen Licht der zuvor geschluckten Wellenlänge in alle Richtungen emittieren. Ich nehme an, das sind dann Sprünge in freie Schalen, also im Zweifel dann Elektronen höherer Schalen ggf. auch Valenzelektronen?
Danke im Voraus!
1 Antwort
Hallo Unbekannt 1613,
Die Tatsache, dass kein Ka-Übergang stattfindet, obwohl die Röntgenphotonen genau die Energie für diesen Übergang besitzen, kann verschiedene Gründe haben. Einer davon ist tatsächlich die Besetzung der Schale darüber. Wenn die Ka-Schale bereits besetzt ist, können die Elektronen nicht in diesen Zustand übergehen, da nach dem Pauli-Prinzip in einem Atomorbital höchstens zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin vorhanden sein dürfen.
Ein weiterer möglicher Grund ist, dass die Röntgenphotonen nicht ausreichend Energie haben, um Elektronen aus den inneren Schalen zu entfernen und den Übergang zu ermöglichen. In solchen Fällen können die Elektronen ihre Energie auf andere Weise abgeben, wie beispielsweise durch Röntgenfluoreszenz oder Auger-Elektronen-Emission.
Bei der Wasserstofflampe, die du erwähnt hast, regt das Licht das Wasserstoffgas an, wodurch Elektronen von niedrigeren Energieniveaus auf höhere Energieniveaus springen. Wenn diese Elektronen wieder auf ihre ursprünglichen Energieniveaus zurückfallen, emittieren sie Licht mit den entsprechenden Wellenlängen. Dabei können Elektronen in freie Schalen springen, einschließlich höherer Schalen oder sogar Valenzelektronen, je nachdem, welche Niveaus besetzt sind und wie die Energieverteilung im Atom aussieht.