Eigenschaften des Photons

Eigenschaften des Photons
Das Photon ist das Energiequant der elektromagnetischen Wellen,
d.h. Licht hat wie von Einstein postuliert nicht nur Wellencharakter,
sondern auch Teilchencharakter mit den oben angegebenen Eigenschaften ((Einstein bekam den Nobelpreis
p
für den photoelektrischen
p
Effekt und nicht wie gemeinhin angenommen für die Relativitätstheorie).
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Teilchencharakter des Photons aus:
Photoeffekt
Comptonstreuung
Gravitation
Plancksche Temperaturstrahlung
Wellencharakter des Elektrons aus:
Interferenz bei Beugung an Kristallen
oder Doppelspalt
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Wechselwirkung zwischen Photonen und Materie
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Wechselwirkungen zwischen Photonen und Materie
pe Photoeffekt; Rayleighstreuung; Comptonstreuung; nuc Paarproduktion im Kernfeld;
e Paarproduktion im Elektronenfeld; gdr Absorption des Photons vom Kern
(Quelle: http://physics.nist.gov/PhysRefData)
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De-Broglie Beziehung
Photon: E=hv=hc/ und E2=p2c2+m2c4
Daher:
h
f m=0 gilt:
für
l E=pc=hc/
E
h / oder
d
p=h/ (de Broglie)
Um Interferenzen der Elektronen zu erklären
postulierte
t li t de
d Broglie
B
li das
d diese
di
B
Beziehung
i h
auch für Teilchen gilt!
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Winkelabhängigkeit der Rutherford-Streuung
Interpretation: Masse von Goldatom schwerer als Masse von 4He Atom
und diese Masse ist konzentriert in einem Kern mit einem Radius R von
ca 10-112 cm mit Ladung Ze.
ca.
Ze
Rutherford konnte zeigen
zeigen, dass
die 1/sin4(θ/2) Abhängigkeit der
Winkelverteilung gerade die Coulomb
Streuung an einer punktförmigen
Ladung entspricht.
Ze= Ladung des Kerns
2e= Ladung des He-Atoms
He Atoms
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Vollständiges Termschema des H-Atoms
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Frank-Hertz Versuch beweist Energie
Quantelung der Energieniveaus
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Auswahlregeln für erlaubte Übergänge
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Räumliche Einstellung eines Drehimpulses
Eigenfunktionen des Drehimpulsoperators sind die Kugelflächenfunktionen.
Kugelflächenfunktionen
Für jedes Paar Quantenzahlen l,m gibt es eine eigene Funktion Yl,m(,φ)
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Vektormodell für J=L+S
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Zusammenfassung Spin des Elektrons
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Zusammenfassung Spin-Bahn-Kopplung
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Energieverschiebung durch Spin-Bahn-Kopplung
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Der anomale Zeeman-Effekt (mit Spin)
(= Normalfall!)
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Berechnung des Landé-Faktors
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Paschen-Back-Effekt
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Röntgenstrahlung
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Aufbau eines Lasers
3 Komponenten: Medium mit metastabilen Energieniveaus
Resonator mit Spiegeln
Energiequelle zum Pumpen
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Pumpen eines Lasers
Um die
d El
Elektronen
k
in einen
angeregten Zustand zu
bringen,
g
muß der Laser
"gepumpt" werden. Dies kann
z.B. durch Gasentladung, Licht
oder andere Laser geschehen.
Bei einem 3-Niveau-Laser
wird dabei ein Elektron in ein
noch höheres Energieniveau
gebracht und fällt dann wieder
auf das Energieniveau E2
zurück (siehe Skizze)
Skizze). Die
dabei entstehende Energie
wird als Wärme abgegeben.
Freq. des
Lasers:
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Periodensystem
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Elektronenanordnung im Grundzustand
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Beispiel der QZ für die np2 Konfiguration
B S
S
A
A
S
A
S
A
S
S
A
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Verbotene QZ
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Homonukleare Moleküle
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Heteronukleare Moleküle
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sp-Hybridisierung
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sp-Hybridisierung
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Vielatomige Moleküle
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sp3-Hybridwellenfunktion
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Zusammenfassung Schwingungen
denn dann symmetrische
Ladungsverteilung
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Zusammenfassung: Molekülare Rotation
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Rotation-und Vibrationsspektren
P
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Rotations-Schwingungspektroskopie
Wichtigste
g
Auswahlregeln
g
bei der RotationsSchwingungsspektroskopie:
n=1

1 für
fü Schwingungen
S h i
l=1,0 für Rotationen
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IR und Raman Spektroskopie
Energieniveaus bei Raman Streuung.Die Liniendicke
zur Intensität.
Wimproportional
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ist
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