Arbeitsblatt 4.2: Ein Absorptionsphotometer für den Unterricht an Schulen (3/6)

Messung der Intensität des Lichts

Diese Betriebsart steht, wie auf der vorherigen Seite bereits geschildert, nach dem Aufruf der Software bereits zur Verfügung.

Die Intensitätswerte sind nicht in photometrischen Einheiten wie etwa W/m² skaliert, sondern nur qualitativ angegeben. Die spektrale Empfindlichkeit der Detektorelemente ist nicht korrigiert; eine beispielsweise im Blauen doppelt so hoch als im Roten dargestellte Intensität bedeutet nicht, dass die Lichtleistung sich bei diesen Wellenlängen tatsächlich so verhält.

Baut man man den Lichtleiter am Küvettenhalter ab, so kann man Spektren

• von Energiesparlampen und von LEDs
• von Sonnenlicht, das von einem weißen Blatt Papier reflektiert wird (nicht direkt in die Sonne messen!)
• des blauen Himmels und der Wolken
• des an farbiger Kleidung reflektierten Lichts

mit einem Mausklick messen, was immer wieder zu sehr interessanten Ergebnissen führt. Die spektrale Empfindlichkeit der Detektorelemente zu korrigieren mit dem Ziel, kalibrierte Spektren zu erhalten, wäre lohnenswert, ist aber aufwändig und wird daher hier nicht weiter verfolgt.

Es gibt einen weiteren Effekt der Detektoren, der allerdings leicht korrigiert werden kann. Auch bei Dunkelheit erzeugen sie ein kleines Signal, das als Dunkelstrom bezeichnet wird. Wird der Eintritt des Lichtleiters abgedunkelt, so beobachtet man einen Intensitätswert von etwa 1000 im gesamten Spektrum. Um dies deutlich zu sehen, muss die Skalierung der Intensitätsachse mit dem rechts gezeigten Symbol geeignet eingestellt werden.

Baut man den Lichtleiter wieder an den Küvettenhalter an, so kann das Spektrum des durch eine Küvette transmittierten Lichts (ohne spektrale Korrektur der Empfindlichkeit der Detektoren) gemessen werden.

Nach dem Einsetzen der Küvette in den Halter wird sie mit einem gewinkelten Blech fixiert; das Blech weist an einer Seite eine Öffnung für den Durchgang des Lichts auf und muss passend eingesetzt werden. Blockiert das Blech den Lichtdurchtritt, kann der Dunkelstrom bestimmt werden; andernfalls muss das Licht ungehindert hindurchtreten können. Die Öffnung kann auch mit einer Farbfolie als Filter zur Unterdrückung bestimmter Spektralbereiche versehen werden.

Die folgende Abbildung zeigt das Spektrum des Lichts nach Durchlaufen einer Lösung von Blattpigmenten, insbesondere Chlorophyll, in Alkohol. Man erkennt, dass die Intensitäten im blauen und roten Bereich durch die Absorption des Chlorophyll deutlich geschwächt sind. Die kleinen Intensitäten unterhalb 400 nm sind auf den Dunkelstrom zurückzuführen.