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Inhalt 1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, 2. Quantenradierer, Delayed Choice 3. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1. Elektronen 2. Atome, Moleküle 4. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 5. Beispiel H2 6. Quantenkryptographie 7. Lichtgitter 2. Wechselwirkung mit Atomen 1. Photon-Atom Wechselwirkung 1. Einige Photonenquellen 2. Elastische Streuung 3. Photoeffekt im Überblick 4. Wirkungsquerschnitt als Funktion der Photonenergie 5. 6. 7. 2. Zeitabhängigkeit des Photoeffektes Elektronenergieverteilung Elektronenwinkelverteilung Heute 8. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und Winkelverteilungen 9. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse Atome in starken Laserfeldern 1. Multiphotonenionisation 2. Tunnelionisation 3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische, photon + H ! p+ + eLinearimpuls Energiebild: Elektron frei, Kontinuum 0 h Energy gebunden 1s Energie Drehimpuls Linearimpuls Impulsbild 6 * 10-18 cm2 H Fläche Wasserstoffatom Abfall mit 1/E 3.5 13.6 eV 8 * 10-17 cm2 He Inhalt 1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, 2. Quantenradierer, Delayed Choice 3. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1. Elektronen 2. Atome, Moleküle 4. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 5. Beispiel H2 6. Quantenkryptographie 7. Lichtgitter 2. Wechselwirkung mit Atomen 1. Photon-Atom Wechselwirkung 1. Einige Photonenquellen 2. Elastische Streuung 3. Photoeffekt im Überblick 4. Wirkungsquerschnitt als Funktion der Photonenergie 5. 6. 7. 2. Zeitabhängigkeit des Photoeffektes Elektronenergieverteilung Elektronenwinkelverteilung Heute 8. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und Winkelverteilungen 9. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse Atome in starken Laserfeldern 1. Multiphotonenionisation 2. Tunnelionisation 3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische, Inhalt 1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, 2. Quantenradierer, Delayed Choice 3. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1. Elektronen 2. Atome, Moleküle 4. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 5. Beispiel H2 6. Quantenkryptographie 7. Lichtgitter 2. Wechselwirkung mit Atomen 1. Photon-Atom Wechselwirkung 1. Einige Photonenquellen 2. Elastische Streuung 3. Photoeffekt im Überblick 4. Wirkungsquerschnitt als Funktion der Photonenergie 5. Zeitabhängigkeit des Photoeffektes 6. Elektronenergieverteilung 7. Elektronenwinkelverteilung 2. 8. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und Winkelverteilungen 9. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse Atome in starken Laserfeldern 1. Multiphotonenionisation 2. Tunnelionisation 3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische, Traditional Electron Spectrometer Cloud Chamber and its successors Crystal ... Balls TPC s .... Nuclear Motion milli eV (less than thermal motion!) Electron-Nuclear Coupling (eV) Traditional Electron Spectrometer eV Energy (No Trace!) Electron Correlation COLTRIMS: Cloud Chamber for Atomic Physics meV particles COLTRIMS: A “Cloud Chamber” for eV Particles: Position sensitive multi-hit ion detector Electric field Time of Flight Position sensitive multi-hit electron detector Time of Flight Time of flight & 2dim positions 3 dim momentum vector COLTRIMS: A “Cloud Chamber” for eV Particles: Electric field Position sensitive multi-hit ion detector Time of Flight Position sensitive multi-hit electron detector Time of Flight B-field + time dependent field + lenses Time of flight & 2dim positions 3 dim momentum vector Localized Gas Target: precooled supersonic gas jet << 10 K Localized Gas Target: precooled supersonic gas jet << 10 K Was beobachtete man: Elektronenenergie? Elektronenwinkelverteilung? 1 active electron h > Ebind 2 active electrons Ee=h –Ebind h > Ebind Ee= h –Ebind -Eexc Anregung nach n=2,3,4 ... Breite: 100meV entspricht ca 7fsec Energiemessung liefert: • Energien der Zustände • Lebensdauern Was beobachtete man: Elektronenenergie? Elektronenwinkelverteilung? Quantenmechanik: Winkelverteilung -> Drehimpuls 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 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 bis hier 2keV Ar K Krässig et al, PRL 1995
