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 für den photoelektrischen Effekt
und nicht wie gemeinhin angenommen für die Relativitätstheorie).
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Atome und Moleküle, 16.07.2013
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Teilchencharakter des Photons aus:
Photoeffekt
Comptonstreuung
Gra
Gravitation
itation
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: für m=0 gilt: E=pc=hc/ oder
p=h/ (de Broglie)
Um Interferenzen der Elektronen zu erklären
postulierte de Broglie das diese Beziehung
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. 10-12 cm mit Ladung Ze.
Rutherford konnte 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
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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: 2l+1 Einstellungen
Eigenfunktionen des Drehimpulsoperators sind die Kugelflächenfunktionen.
Für jedes Paar Quantenzahlen l,m gibt es eine eigene Funktion Yl,m(,φ)
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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
2L.S und
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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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Vektormodell für J=L+S
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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 Elektronen in einen
angeregten Zustand zu
bringen, 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). Die dabei
entstehende Energie wird als
Wärme abgegeben.
Freq. des
Lasers:
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Periodensystem mit Elektronen-Konfiguration
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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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sp-Hybridisierung
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Heteronukleare Moleküle
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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 Auswahlregeln bei der RotationsSchwingungsspektroskopie:
n=1
1 fü
für S
Schwingungen
h i
l=1,0 für Rotationen
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IR und Raman Spektroskopie
Energieniveaus bei Raman Streuung.Die Liniendicke ist
Wimproportional
de Boer, Karlsruhezur Intensität.
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