Powerpoint-Folien zur Vorlesung
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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 Born Oppenheimer Näherung re Rpp(Kernabstand) Kernwellenfunktion Elektronische Wellenfunktion R nur Parameter Näherung: Harmonischer Oszillator Potential Wie sieht die Wellenfunktion dazu aus? Measure the internuclear distance: Reflection Approximation h Elektronenenergie E CO+(C1s) 300meV 1.08 Å CO 1.13 Å Molecular Innershell Photoionization – fixed in space molecules Polarization e- from K-shell, 10eV Energy h = 295 eV C O molecular orientation measurement Molecular Innershell Photoionization – fixed in space molecules Auger Electron 250 eV Photoelectron h = 295 eV (10eV) C O C O He + 99eV -> He1+(1S) + e- Interference between different classical paths (diffraction pattern) Polarization O C h He + 99eV -> He1+(1S) + e- Interference between different = 1 (diffraction pattern) classical L paths (within dipole approximation) Entangled State h =rotating 295 eV Molecule of and Electron + Polarization O C h h O C h O C h F ( , , ) eOe C A Y ( , ) cos( ) l 0...4 lm lm e e m 0 2 A Y ( , ) sin( ) h lm lm e e l 1...4 m1,1 O C Chirality in Nonmagnetic Systems? Chiral many body, intial states oriented molecules initial state final state Theoretical Prediction: Dubs, McCoy PRL 45 (1985) Pioneering Experiment: Circular Dichroism CO on surface Schönhense et al Circular Dichroism from Aligned Molecules? 9 eV K-Shell N2 Circular light measures PHASE SHIFTS (parallel/perp) Jahnke et al, PRL 88(2002)073002 Zwischen Atomen und Molekülen: van der Vaals Cluster Inter Atomic Coulombic Decay 1. Wie können Atome innere Energie abgeben? 2. Beeinflußt die Umgebung die Eigenschaften des Atoms? Pierre Auger 1925 Decay processes of electronically excited particles: 2s2p 1s1s Energy Energy Flourescence decay Auger decay 2s2p 1s1s Decay processes of electronically excited particles: Flourescence decay Auger decay Inter Atomic Coulombic Decay (ICD) (L. Cederbaum et al. PRL 79,4778(1997) energy transfer virtual photon exchange ICD electron from neighbor atom Where? van der Vaals Cluster Hydrogen bonded systems Liquids Neon - Dimer Binding energy Ne2 1.5 meV van der Vaals Force Neon - Dimer Ne+ Auger decay 2p 2s energetically forbidden from energy Ne+(2s-1transfer ) 1s - 11eVvirtual photon exchange Ne 2p 2s 1s Ne+ Ne+ Ne+ Ne+ Till Jahnke, et al. PRL 93, 163401 (2004) electron energy (eV) Ne+ Ne+ Ne+ Ne+ Kinetic Energy Release (eV) Photoelectron 10eV Ne2(2s-1)+ ICD eKER Ne+ Ne+ h=59 eV Ne+ Ne+ Ne2 Santra et al. PRL 85, 4490-4493 (2000) Ne2(2s-1)+ ICD eKER Ne+ Ne+ h=59 eV Ne2 electron energy (eV) Photoelectron 10eV Ne+ Ne+ Kinetic Energy Release (eV) Santra et al PRL 85,4490(2000) Ne2+(2s-1) ICD Ne+ Ne+ ICD-eKER electron energy (eV) Photo-e- Ne+ Ne+ Kinetic Energy Release (eV) 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 monochromatic light 1899 J.J. Thomson 1900 Elster & Gütel 1900 Lenard ee- ee- A - max. electron energy independent of intensity I high intensity low intensity - 0 + Potential Energy 0 “BIG Photon” E>Ebind 24.6 eV + 54.4 eV 79 eV Energy 0 “Small Photon” 1.5eV (800nm) 24.6 eV + 54.4 eV 79 eV Energy 0 53 photons @800 nm 24.6 eV + 54.4 eV 79 eV Viele interessante Fragen: • Extrem nichtlineare Prozesse von Störungstheorie • (Elektronische)Materie unter extremen Bedingungen • Extrem kurz Zeiten “Attosekunden” “Elektronenbewegung sichbar machen” Ziel: 1015 W/cm2 ????? Laser: 1 W, 800nm Räumliche Kompression: 5 cm Brenweite: 5mm -> 5 um focus Zeitliche Kompression: 1kHz, 220 fsec (10-15) Faktor 106 Faktor 1010 100um 50 um 5um Lichtgeschosse: •3*3*3 m3 •30 ... 6 femto Sekunden •Lichtgeschwindigkeit •Leistungsdichte 1016W/cm2 •0.2 milli Joule •1.25 106 GeV •2*1015 Photonen (a 1.5 eV) •Elektrische Felder > 1011 V/m Photo: S.Voss 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. Erinnerung an Einstein 2.2.2. Woher kommen die Intensitäten 2.2.3. Eigenschaften und Größenordnungen 2.2.4. Beobachtungsgrössen RATE Sättigung 2.2.5. Physikalische Bilder: Photonen versus Feld 2.2.6. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische, hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 2.2.7. Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 2.3. Ion-Atom Stöße 2.3.1. Elektronentransfer
