Aufgabe 3 · Abitur NRW Physik LK · Leuchtende Lebewesen 2026
Thema: Atomhülle und Spektren · Aus der Prüfung LK · Leuchtende Lebewesen (2026)
Aufgabenstellung
Aufgabe 3
Das grünliche Licht eines Leuchtkäfers wird durch den Stoff Firefly-Luciferin erzeugt. Die Abbildungen 3 und 4 (M 4) zeigen das Emissions- bzw. das Absorptionsspektrum von Firefly-Luciferin.
Material 3: Emission und Absorption von Firefly-Luciferin
Materialliste:
Spektrometer (Messgerät, das ein Diagramm wie Abbildung 3 oder 4 entsprechend dem in das Spektrometer eindringenden Licht liefert)
Gelöstes Firefly-Luciferin, das sich in einer zum Leuchten anregenden Lösung befindet.
Lichtquelle mit einer einstellbaren Wellenlänge im Bereich von 350 nm bis 800 nm
Farbfilter im Wellenlängenbereich von 350 nm bis 800 nm
Polychromatische Lichtquelle mit kontinuierlichem Spektrum von 350 nm bis 800 nm
Material 4: Gemessenes Emissions- und Absorptionsspektrum von Firefly-Luciferin
a)
Planen Sie mit Hilfe der Materialliste (M 3) jeweils ein geeignetes Experiment, mit dem sich das Emissionsspektrum (Abb. 3, M 4) und das Absorptionsspektrum (Abb. 4, M 4) aufnehmen ließen.
Hinweise: Zu Ihrer Planung gehören eine beschriftete Skizze für den Aufbau und die Beschreibung der Durchführung des Experiments. Wählen Sie dazu aus der Materialliste (M 3) geeignete Versuchsmaterialien aus. [5 BE]
b)
Stellen Sie anhand von Material 4 eine Hypothese auf, welche der Prozesse aus Material 2 als Ursache dafür in Frage kommen könnten, dass Firefly-Luciferin im Dunkeln leuchtet. [4 BE]

Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
3 a) Skizzen für den Aufbau zur Aufnahme des Emissions- und Absorptionsspektrums
Lösung: Emissionsmessung: Absorptionsmessung:
3 a) Beschreibung der Durchführung der Experimente zur Aufnahme des Emissions- und Absorptionsspektrums
Lösung: Emissionsmessung: Für das Emissionsspektrum werden das Spektrometer und das Gefäß mit dem Firefly-Luciferin benötigt. Das Licht, das durch die Firefly-Luciferin-Lösung emittiert wird, fällt direkt in das Spektrometer. Absorptionsmessung: Für das Absorptionsspektrum werden benötigt: Polychromatische Lichtquelle mit kontinuierlichem Spektrum von 350 nm bis 800 nm, in geeigneter Lösung gelöstes Firefly-Luciferin, Spektrometer. Polychromatische Lichtquelle, Firefly-Luciferin und das Spektrometer werden hintereinander angeordnet. Mit dem Spektrometer misst man im ersten Schritt das Spektrum der Lichtquelle ohne das Gefäß (oder mit einem leeren Gefäß) und im zweiten Schritt das Spektrum, welches durch das in der Lösung des Gefäßes gelöste Firefly-Luciferin hindurchgeht.
3 b) Stellen Sie anhand von Material 4 eine Hypothese auf, welche der Prozesse aus Material 2 als Ursache dafür in Frage kommen könnten, dass Firefly-Luciferin im Dunkeln leuchtet.
Lösung: Anhand des Emissionsspektrums (Abb. 3, M 4) kann man erkennen, dass Firefly-Luciferin Licht im sichtbaren Bereich emittiert, und zwar ohne Absorption von Licht. Das zeigt, dass es sich hierbei um Chemilumineszenz oder Phosphoreszenz handeln könnte. Das Absorptionsspektrum (Abb. 4, M 4) zeigt, dass die Lösung von Firefly-Luciferin Licht im UV-Bereich und im blauen Bereich absorbiert. Das könnte darauf hindeuten, dass es sich hierbei um Fluoreszenz oder Phosphoreszenz handelt. Es könnte sich daher um den Prozess der Phosphoreszenz handeln. Der Prozess der Chemilumineszenz wäre ebenfalls möglich, da der Prozess der Lichtemission unabhängig von der Absorption stattfinden kann. Auf Grundlage der beiden Spektren kann keine genauere Entscheidung getroffen werden.
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