Bohrsches Atommodell & Spektrallinien (3D)
Über diese App
Das Elektron springt zwischen gequantelten Bahnen (Eₙ = −13,6 eV·Z²/n²); beim Sprung nach unten wird ein Photon ausgesandt und die zugehörige Spektrallinie leuchtet im Emissions-Spektrum auf (Lyman/Balmer/Paschen). Wasserstoff oder He⁺.
Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.
Gequantelte Bahnen und Lichtquanten
Niels Bohr schlug 1913 vor, dass das Elektron im Wasserstoffatom nur auf bestimmten Bahnen mit festen Energien kreist: Eₙ = −13,6 eV · Z²/n². Springt es von einer höheren auf eine niedrigere Bahn, gibt es die Energiedifferenz ΔE als Photon ab, beim Sprung nach oben muss es ein Photon dieser Energie aufnehmen. Die Wellenlänge folgt aus λ = h·c/ΔE, näherungsweise 1240 nm geteilt durch ΔE in eV. Jeder Übergang erzeugt so eine scharfe Spektrallinie, zusammen ergeben sie das Linienspektrum des Elements.
Was die App zeigt
Um einen leuchtenden Kern liegen sechs beschriftete Bahnen, auf einer davon kreist das Elektron. Beim Sprung nach unten fliegt ein Photon in der Farbe seiner Wellenlänge davon, und die Linie leuchtet in einem Emissionsspektrum unter dem Atom auf, wo sie sich mit früheren Linien sammelt. Beim Sprung nach oben fliegt ein Photon herein. Die Anzeige nennt Energie ΔE, Wellenlänge λ, die Serie und den Bereich: Lyman im Ultraviolett, Balmer im Sichtbaren, Paschen im Infrarot.
Was du ausprobieren kannst
Wähle ein Zielniveau zwischen n = 1 und n = 6 und lass das Elektron springen. Sammle nacheinander die Balmer-Linien, etwa Hα bei 656 nm in Rot und Hβ bei 486 nm in Blaugrün. Wechsle auf das Helium-Ion He⁺ mit Z = 2: Alle Energien vervierfachen sich, die Linien rücken weit ins Ultraviolett. Mit „Spektrum löschen“ beginnst du die Sammlung von vorn.
Häufige Fragen
- Was besagt das Bohrsche Atommodell?
- Im Bohrschen Atommodell von 1913 kreisen Elektronen nur auf erlaubten Bahnen mit festen Energien und strahlen dort nicht. Licht wird nur beim Wechsel zwischen zwei Bahnen ausgesandt oder aufgenommen, als Photon mit genau der Energiedifferenz. Das Modell erklärt die Spektrallinien des Wasserstoffs exakt, versagt aber bei Atomen mit mehreren Elektronen und wurde von der Quantenmechanik abgelöst.
- Was ist die Balmer-Serie?
- Die Balmer-Serie umfasst alle Übergänge des Wasserstoffs, die auf dem Niveau n = 2 enden. Ihre ersten Linien liegen im sichtbaren Bereich: Hα bei 656 nm (rot, von n = 3), Hβ bei 486 nm (von n = 4), Hγ bei 434 nm und Hδ bei 410 nm. Übergänge nach n = 1 bilden die Lyman-Serie im Ultraviolett, nach n = 3 die Paschen-Serie im Infrarot.
- Wie berechnet man die Wellenlänge einer Spektrallinie im Wasserstoff?
- Man bildet die Energiedifferenz der beiden Niveaus mit Eₙ = −13,6 eV/n² und setzt sie in λ = h·c/ΔE ein. Für den Übergang von n = 3 nach n = 2 ist ΔE = 13,6 eV · (1/4 − 1/9) ≈ 1,89 eV, also λ ≈ 1240 nm/1,89 ≈ 656 nm, die rote Hα-Linie.
- Was kann ich in dieser App ausprobieren?
- Du wählst ein Zielniveau, lässt das Elektron springen und siehst das ausgesandte oder aufgenommene Photon. Energie, Wellenlänge, Serie und Spektralbereich werden angezeigt, die Linien sammeln sich im Spektrum. Zwischen Wasserstoff und He⁺ kannst du umschalten.
Fach: Physik-Experimente (Deutsches Museum)
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