Powerpoint-Folien zur Vorlesung
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Letzte Stunde: Photoelektrischer Effekt Verlauf des Wirkungsquerschnittes als Funktion der Photonenergie 6 * 10-18 cm2 Fläche Wasserstoffatom 8 * 10-17 cm2 Abfall mit 1/E 3.5 1 active electron hn > Ebind 2 active electrons Ee=hn –Ebind hn > Ebind Ee= hn –Ebind -Eexc Anregung nach n=2,3,4 ... Elektronenenergieverteilung: Was beobachtete man: Elektronenenergie? Elektronenwinkelverteilung? Quantenmechanik: Winkelverteilung -> Drehimpuls Physikalische Größe Operator Ynlm(r,q,f)= Rnl(r) T(q)lm Pm(f) = Rnl(r) Ylm(q f) Y00 = C1 Y10= C2 cosq Y11= C3 sinq eif Y20=C4(2cos2q –sin2q) Y21=C5(cosq –sinq eif Y22=C6 sin2q e2if Polardarstellung: Abstand von (0,0) ist Funktionswert Z-Achse (Quantizierungsachse) Wie misst man Drehimpuls In der Quantenmechanik? Electric Dipole Interaction ONLY! Photo Effect One Photon rotational symmetric around polarization axis (linear) + He He1+ (1s) +e- photon direction Energy 2s2p 1s1s Neon 2p Photoionisation: Welches 2p absorbiert das Photon? hat der Endzustand l=0 oder l=2? Angular distribution and photoionization measurements on the 2p and 2s electrons in neon K Codling, R G Houlgate, J B West and P R Woodruff J. Phys. B: At. Mol. Phys. 9 No 5 (1 April 1976) L83-L86 Photo Effect One Photon Energie: Ee = E – Ebind Impuls: kion=-ke Drehimpuls: D L=1 alle Energie im Elektron (Masse!) Drehimpuls im Elektron dominant bei kleinen E (Dipolnäherung) Wirklich nur D L=1 ??? ->Bahndrehimpuls des Photons kr Photon Polarisation Cos2 Dipol 2keV Ar K Krässig et al, PRL 1995 hn F (f ,q ,q ) eOe C A Y (f ,q ) cos(q ) l 0...4 lm lm e e m 0 2 A Y (f ,q ) sin( q ) hn lm lm e e l 1...4 m1,1 O C Zusammenfassung Winkelverteilungen Atome: Woher kommen Drehimpulse: Photonenspin 1 Nicht Dipol (bricht die „vorne-hinten“ Symmetrie) zweite Elektron nimmt Drehimpuls auf Photoelektron kommt aus „gemischter“ Schale (z.B. Neon 2p) Energy 0) 1) 2) 3) 2s2p 1s1s 1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 1.2. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.2.1. Elektronen 1.2.2. Atome, Moleküle 1.3. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 1.4. Beispiel H2 1.5. Lichtgitter 1.6. Atomspiegel 2. Wechselwirkung mit Atomen 2.1. Photon-Atom Wechselwirkung 2.1.1. Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, 2.1.2. Winkel- und Energieverteilungen 2.1.3. Doppelanregung, Interferenzeffekte 2.1.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und Winkelverteilungen 2.1.5. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse 2.2. Atome in starken Laserfeldern 2.2.1. Multiphotonenionisation 2.2.2. Tunnelionisation 2.2.3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische, hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 2.2.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 2.3. Ion-Atom Stöße 2.3.1. Elektronentransfer 2.3.2. Ionisation 2.3.3. Mehrelektronenprozesse 1. Welcher Zweielektronenprozesse gibt es? 2. Wieso gibt es die? “Two birds with one bullet …” 1s1s Energy Energy 2s2p 2s2p 1s1s 1. Welcher Zweielektronenprozesse gibt es? 2. Wieso gibt es die? “Two birds with one bullet …” 1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 1.2. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.2.1. Elektronen 1.2.2. Atome, Moleküle 1.3. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 1.4. Beispiel H2 1.5. Lichtgitter 1.6. Atomspiegel 2. Wechselwirkung mit Atomen 2.1. Photon-Atom Wechselwirkung 2.1.1. Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, 2.1.2. Winkel- und Energieverteilungen 2.1.3. Doppelanregung, Interferenzeffekte 2.1.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und Winkelverteilungen 2.1.5. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse 2.2. Atome in starken Laserfeldern 2.2.1. Multiphotonenionisation 2.2.2. Tunnelionisation 2.2.3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische, hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 2.2.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 2.3. Ion-Atom Stöße 2.3.1. Elektronentransfer 2.3.2. Ionisation 2.3.3. Mehrelektronenprozesse Energy “BIG Photon” E>Ebind 0 Energiy Energiy 0 0 Independent Electrons: NO double ionization! Shake-Off Final State e-e repulsion Mechanisms % Electron-scattering CCC Theory A. Kheifets JPB 34, L247 (2001) energy above thresholds (eV)
