Aufgabe Vorschlag B3 - Aufgabe 1 · Abitur Hessen Physik GK 2022

3

Um bei Feuerwerken Flammen zu färben, kommen Stoffe zum Einsatz, die Licht spezifischer Wellenlängen $\lambda_\text{F}$ emittieren, wenn man sie in eine (farblose) Flamme hält. Die Färbung entsteht dadurch, dass Elektronen in einen angeregten Zustand versetzt werden und unter Aussenden eines oder mehrerer Photonen wieder in den Grundzustand zurückkehren.

Unter anderem erzeugen Alkalimetalle eine spezifische Flammenfärbung, zum Beispiel Cäsium ($\lambda_\text{Cs} = 458\text{ nm}$), Lithium ($\lambda_\text{Li} = 671\text{ nm}$) und Kalium ($\lambda_{\text{K}1} = 768\text{ nm}$ und $\lambda_{\text{K}2} = 404\text{ nm}$).

Aufgaben

1 Von der Antike bis zum Ende des 19. Jahrhunderts bestand die Vorstellung, dass Materie aus massiven, unteilbaren Teilchen, den Atomen (von altgriechisch átomos „unteilbar“), besteht. Erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde die Vorstellung vom Aufbau eines Atoms u. a. von den drei Physikern Joseph Thomson, Ernest Rutherford und Niels Bohr grundlegend erweitert.

1.1

Im Material ist die Darstellung eines Atoms nach dem Thomson’schen Atommodell zu sehen. Beschreiben Sie das Atommodell nach Thomson, das auch als „Rosinenkuchenmodell“ bezeichnet wird. (2 BE)

1.2

Das Atommodell nach Rutherford wurde durch den folgenden Streuversuch motiviert: Es wurden $\alpha$-Teilchen (positiv geladene Helium-Atomkerne) auf eine Goldfolie gelenkt. Dabei passierten die meisten $\alpha$-Teilchen ungehindert die Folie. Es gab aber auch $\alpha$-Teilchen, die seitlich bzw. sogar zurückgestreut wurden.

Erläutern Sie, inwiefern das Thomson’sche Atommodell unzureichend ist, um das Ergebnis des Streuversuchs zu erklären, und geben Sie die Schlussfolgerung aus dem Versuchsergebnis an, die zum Atommodell von Rutherford geführt hat. (4 BE)

1.3

Nennen Sie die Bohr’schen Postulate und geben Sie ein experimentelles Ergebnis an, das mit dem Bohr’schen Atommodell erklärt werden kann. (6 BE)