Es ist eine gute Gelegenheit, einige Kenntnisse ueber die Spektroskopie zu erwerben, ueber die Elemente und ueber Emissions- und Absoerptionsspektren.
Ihre Arbeit erforschte gruendlich Eigenschaften von Materie und Licht, die bereits Newton entdeckte. Weisses Licht ist die Mischung aller Farben des Regenbogens. Dies kann man einfach mit einem Prisma zeigen, das ein reines Spektrum des weissen Lichtes entwirft. Ein Prisma lenkt blaues Licht staerker ab als rotes, und die Farben erscheinen in dieser Reihenfolge: violett, indigo, blau, gruen, gelb, orange und rot. Mit dieser Entdeckung begruendete Newton eine grossartige Methode: die Spektroskopie.
Materie kann Licht aussenden bzw. absorbieren: Indem sie untersuchten, wie dies durch die Gasatome bewerkstelligt wird, fanden Kirchhoff und Bunsen Informationen ueber Zusammensetzung, Temperatur und Dichte des Gases heraus. Und sie fanden 3 experimentelle Regeln:
Ab 1814 konnte der deutsche Physiker Joseph von Fraunhofer schwarze Linien im Sonnenspektrum beobachten. Er zeichnete, was er sehen konnte und klassifizierte die Spektrallinien mit Buchstaben.
Unter Verwendung von Regel 3 konnte man nun relativ einfach herausfinden, welche Elemente fuer die dunklen Linien verantwortlich waren : D1 and D2 wurden durch Schwefel verursacht, C an F durch Wasserstoff usw. Kirchhoff zeigte damit, dass diese Elemente in der Sonnenatmosphaere vorhanden sind und ihre charakteristischen Wellenlaengen absorbieren. Er veroeffentlichte 1861 den ersten Atlas des Sonnenspektrums, gewonnen mit einem Prisma. Jedoch waren diese Wellenlaengenmessungen noch nicht sehr genau. Die Dispersion des verwendeten Prismas war nicht linear.
Der schwedische Physiker Anders Ångström veroeffentlichte 1869 einen neuen Atlas, dessen Spektren mit einem linearen Dispersionsgitter erstellt wurden und der Kirchhoffs willkuerliche Skala durch eine metrische Skala der Wellenlaengen ersetzte. Er benutzte dabei die kleine Einheit 10-10 m (® spaeter: Å).
Der photographische Atlas Henry Rowlands von 1890 wird heute noch benutzt. Er umfasst Wellenlaengen von 300 bis 700 nm und enthaelt etwa 20000 Linien.
Eine genaue Untersuchung des Sonnenspektrums um 1863 wies neue seltsame Linien auf: diese erschienen nur bei niedrigem Sonnenstand ueber dem Horizont. Laborexperimente des franzoesischen Astrophysikers Jules Jansson erbrachten, dass sie durch die Erdatmosphaere hervorgerufen wurden.
Waehrend einer sehr bemerkenswerten Sonnenfinsternis fand Jansson 1868 eine neue unbekannte dunkle Linie im gelben Teil des Spektrums.
Der britische Astronom Norman Lockyer erinnerte an den griechischen Namen fuer "Sonne" und schlug die Bezeichnung "Helium" fuer das neu entdeckte Element vor. Erst 27 Jahre spaeter fand Ramsey das Helium auch hier auf unserer Erde. Heute wissen wir, dass Helium das nach Wasserstoff das zweithaeufigste Element in der Sonne ist.
Die Spektralanalyse machte die Kenntnis der detaillierten chemischen Zusammensetzung der Sonne moeglich. Sie erbrachte auch ein ueberraschendes Ergebnis : Alle auf der Erde bekannten Elemente sind auch auf der Sonne vorhanden. Wir wollen diese Methode nun auch auf das Licht der Sterne anwenden.
Dokument 1 : Hier sieht man ein Foto des Emissionsspektrum von Argon. Die Tabelle gibt die Wellenlaengen der intensivsten Emissionslinien von Argon an.
Dokument 2 : Diese Schwarz-weiss Fotos zeigen den sichtbaren Teil einiger Sternspektren. Beiderseits des jeweiligen Absorptionsspektrums vom Stern ist das Emissionsspektrum von Argon aufgetragen, das man zur Analyse als Referenz fuer die Bestimmung der Wellenlaengen benutzen kann.
Diese Fotos wurden entnommen von : Daniel Bardin & Jean Ripert - CLEA Mission - Observatoire du Pic du Midi
Dokument 3 : Diese Tabelle zeigt die Wellenlaengen einiger charakteristischer Linien von Elementen.