Im hier beschriebenen Versuch soll das Phänomen der Fluoreszenz experimentell untersucht werden. Durch Bestrahlen einer fluoreszierenden Flüssigkeit mit UV-Licht wird im Spektrum ein Ausschlag in einem wesentlich niederfrequenten, sichtbaren Bereich hervorgerufen.

Versuchsaufbau Fluoreszenz

Versuchsanleitung

Benötigtes Material

Für den optischen Aufbau:

Spektrometer von Thorlabs
Post für Küvetten
UV-Lampe

Für die Verdünnungsreihen und fluoreszierenden Flüssigkeiten

Eppenheimer-Pipetten für 10µL und 100µL
(destiliertes, oder zumindest leicht gefiltertes) Wasser zum Verdünnen
Fluoreszierende Flüssigkeiten
Bechergläschen und Tablett um eine Sauerei zu vermeiden
Küvetten aus Kunststoff

Versuchsaufbau

Es gibt auch für diesen Versuch einige Thorlabs-Posts, so kann man die Sammellinse des Thorlabs-Spektrometers direkt in diesen Aufsatz hineinschrauben und die Küvette von oben hineinsetzen. Die Position der Lichtquelle kann über die abschraubbaren Kappen variiert werden. Grundsätzlich empfiehlt es sich, das Spektrometer orthogonal zum Lichtpegel der UV-Lampe zu platzieren, da die hochenergetische Strahlung im Verdacht steht die Messwerte zu verfälschen.

Den speziellen Post für diesen Versuch mithilfe eines Postholders auf die Base schrauben (Unterlegscheibe nicht vergessen!).
Die Sammellinse des Spektrometers in eine der Öffnungen schrauben.
Den Wellenleiter des Spektrometers möglichst knickfrei an diese Sammellinse anschrauben.
Das Spektrometer via USB-Kabel mit einem Laptop verbinden, auf welchem die Software OSA installiert ist und einen Testdurchlauf machen.
Eine UV-Lichtquelle am Besten orthogonal zur Sammellinse des Spektrometers positionieren und darauf achten, dass die beiden anderen Öffnungen mit ihren Deckeln verschlossen sind.

Bei diesem Experiment wurden die Farbstoffe Rhodamin B und Rhodamin 6G in methanolhaltiger Lösung verwendet. Weitere fluoreszierende Stoffe sind zum Beispiel Fluoreszin oder Chlorophyll, welches mit Methanol aus Blättern gelöst werden kann.

Auswertung

     Elektromagnetische Spektrum von 1%-Lösung von "GG153,3 MG Methanol"

     Elektromagnetische Spektrum von 1%-Lösung von "ETOH 116 MG Floureszin"

Mögliche Probleme und ihre Lösungen

Man sollte drauf achten, dass die Küvetten sehr locker in der Halterung sitzen. Wenn man diese leicht bewegt, kann (vermutlich durch Reflexion) eine starke Änderung der Intensität beobachtet werden. Außerdem verjüngen sich entlang ihrer Längsachse enorm, weshalb sie an zwei Seite eine doppelte Wand aufweisen. Diese kann viel Licht fehlleiten, weshalb es sinnvoll ist, den Lichtweg durch das fluoreszierende Medium der Lampe möglichst lang zu halten, also bei einem orthogonalen Aufbau die doppelte Wand zum Spektrometer und die einfache zur Lampe zeigen zu lassen.

Sicherheitshinweise

Die fluoreszierenden Flüssigkeiten sind stark färbend, daher auf am besten alte Kleidung oder Schürze sowie Handschuhe tragen. Die hier verwendeten Lösungsmittel sind unter anderem Methanol. Vor der Durchführung des Versuchs, ist eine Kenntnis der entsprechenden Gefahrenstoffkennzeichnung erforderlich.

Elektrische Geräte, Anlagen und Leitungen

Fotos

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     Versuchsaufbau
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     Elektromagnetische Spektrum von 1%-Lösung von "GG153,3 MG Methanol"

     Elektromagnetische Spektrum von 1%-Lösung von "ETOH 116 MG Floureszin"

Literatur

Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter CC BY-NC-SA 4.0

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