„Elastische Streuung Himmelsblau Rayleighstreuung Teilchen d << l d = Teilchendurchmesser m = Brechungsindex Miestreuung Teilchen d ~ l Komplizierte.

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3 „Elastische Streuung Himmelsblau Rayleighstreuung Teilchen d << l d = Teilchendurchmesser m = Brechungsindex Miestreuung Teilchen d ~ l Komplizierte Abhängigkeit von der Größe (Radarstreuung an Regentropfen) Teilchen d / l >>10 Geometrische Optik Thomsonstreuung Steuung an Quasifreiem Elektron -> Compton

4 Interferenzen: Wellenlänge verlgleichbar mit Streukörper Geometrischer Querschnitt

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7 Messgrössen Photoabsorbtion:
Ionenezeugung Elektronenwinkel

8 Absorptionsspektren Absorbtionsspektren Wasserstoff Absorbtionsspektrum Gas

9 „Messung“ der Absorbtion

10 Messgrössen Photoabsorbtion:
Ionenezeugung Elektronenwinkel

11 C2 Unterschied

12 Wie “wahrscheinlich” ist Photoionisation????
Wirkungsquerschnitt Wie “wahrscheinlich” ist Photoionisation???? -> Erinnerung: Konzept des Wirkungsquerschnittes

13 Was ist ein Wirkungsquerschnitt (totaler Querschnitt)
Gesucht! Wirkungsquerschnitt:  = (A+B)2 Bei Teilchen kein „Kontakt“ sondern Reichweite der Kraft und Wahrscheinlichkeit! (Bsp TORWART: a) Reichweite, b)Wahrscheinlichkeit) Nprojektil Nreaktion = Nprojektil Ftarget  „Flächendichte“ (Teilchen/cm2)“ des Targets

14 Was ist die „Größe“ des Photons?
Was ist ein Wirkungsquerschnitt (totaler Querschnitt) Was ist die „Größe“ des Photons? Gesucht! Wirkungsquerschnitt:  = (A+B)2 Bei Teilchen kein „Kontakt“ sondern Reichweite der Kraft und Wahrscheinlichkeit! (Bsp TORWART: a) Reichweite, b)Wahrscheinlichkeit) Nprojektil Nreaktion = Nprojektil Ftarget  „Flächendichte“ (Teilchen/cm2)“ des Targets

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16 Wie setzt der Ionisationssquerschnitt ein??
Ionisationsenergie Absorption – keine Ionen! ? Wirkungsquerschnitt Photonenenergie

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18 „schwieriger“ mit höher energetischen Photonen zu ionisieren??
hn > Ebind Ee=hn –Ebind 13.6 eV Photoionisations wirkungs querschnitt Photonenenergie Wieso ist es „schwieriger“ mit höher energetischen Photonen zu ionisieren??

19 Photoelectric effect: energy and momentum conservation
example: h=99eV Ee= h- Ebinding=75eV ke= kg m/sec kphoton= h  / c = kg m/sec h e- nonrelativistic: photon momentum small ion or solid compensates electron momentum! (Eion=Ee*me/mion) Photon cannot couple to a free electron, second particle needed!

20 h e- Where do the momenta come from?? photon: No! acceleration: No!

21 Proof: 1) high energy cross section 2) absorption edges

22 6 * 10-18 cm2 H Abfall mit 1/E 3.5 13.6 eV 8 * 10-17 cm2 He Fläche
Wasserstoffatom 8 * cm2 He

23 Ort Neon L-Schale (n=2) Neon K-Schale (n=1)

24 Knochen: Höheres Z -> Absorbiert besser
Gewebe: Wasser Knochen: Höheres Z -> Absorbiert besser Transmission durch 1cm Wasser

25 Wann wird das Photon absorbiert?
Wie lange dauert es? Was ist der Mechanismus des Prozesses?

26 Messgrössen Photoabsorbtion:
Ionenezeugung Elektronenenergie Elektronenwinkel Traditional Electron Spectrometer

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29 High energy Particles! Cloud Chamber and its successors
Crystal ... Balls TPC s .... High energy Particles!

30 Cloud Chamber for Atomic Physics
Traditional Electron Spectrometer Nuclear Motion milli eV (less than thermal motion!) Electron Correlation Electron-Nuclear Coupling (eV) eV Energy (No Trace!) COLTRIMS: Cloud Chamber for Atomic Physics meV particles

31 COLTRIMS: A “Cloud Chamber” for eV Particles:
Electric field Position sensitive multi-hit electron detector Time of flight & 2dim positions  3 dim momentum vector Time of Flight Time of Flight Position sensitive multi-hit ion detector

32 COLTRIMS: A “Cloud Chamber” for eV Particles:
Electric field Position sensitive multi-hit electron detector Time of flight & 2dim positions  3 dim momentum vector Time of Flight ion B-field + time dependent field + lenses

33 Localized Gas Target: precooled supersonic gas jet << 10 K

34 Localized Gas Target: precooled supersonic gas jet << 10 K

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36 Was beobachtete man: Elektronenenergie? Elektronenwinkelverteilung?

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38 2 active electrons Anregung nach n=2,3,4 ... 1 active electron hn > Ebind Ee= hn –Ebind -Eexc hn > Ebind Ee=hn –Ebind