Prismenspektrograph

Beim im Versuch verwendeten Spektrograph wird das einfallende Licht mit drei Prismen in seine Farben zerlegt.

Als Lichtquellen werden eine Quecksilberdampflampe, eine Natriumdampflampe und eine Glühbirne verwendet. Die Glühlampe wird mit seinem kontinuierlichen Spektrum beim Spektrograph über ein Umlenkprisma von der Seite als Referenz eingekoppelt. Die beiden Dampflampen emittieren jeweils ein Linienspektrum. Das heißt es kommt nur Licht in verschiedenen schmalen Wellenlängenbereichen im Spektrum der Lampen vor.
Beim Spektrograph wird zunächst ein Spalt durch die Lampe beleuchtet. Im Abstand der Brennweite befindet sich eine Linse. Aus der mehr oder weniger punkförmigen Lichtquelle des Spaltes wird ein paralleler Strahl.
Der Lichtstrahl fällt durch drei Prismen. Diese spalten das Licht auf Grund der Dispersion in seine Farben auf. Blaues Licht wird stärker gebrochen als rotes. Zuletzt wird der Lichtstrahl mit einer Linse, die im Abstand ihrer Brennweite zu einer Kamera steht, auf diese gebündelt. Es gibt ergibt sich ein scharfes Bild des Eingangspaltes auf dem Kamerachip.
Je schmaler der Eingangsspalt, desto weniger Licht kommt an der Kamera an, aber desto besser kann man zwei nahe beieinanderliegende Wellenlängen voneinander trennen.
Beim Spektrum der Quecksilberlampe kann man in verschiedenen Bereichen des sichtbaren Lichts bis hinein in den nahen UV-Bereich Emissionslinien finden. Bei der Natriumdampflampe sind die sogenannten D-Linien sichtbar. Ihr Wellenlängenunterschied beträgt nur 0,6nm. Ihr Name hat seinen Ursprung in der Benennung der Frauenhofer Linien. Die Ursache dieser Doppellinie liegt in der Spin-Bahn-Kopplung der Atomphysik, die zu einer Aufspaltung eines Energieübergangs im Natriumatom führt.