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Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 1 Eigenschaften des Photons Das Photon ist das Energiequant der elektromagnetischen Wellen, d.h.

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1 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 1 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 Eigen- schaften (Einstein bekam den Nobelpreis für den photoelektrischen Effekt und nicht wie gemeinhin angenommen für die Relativitätstheorie).

2 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 2 Teilchencharakter des Photons aus: Photoeffekt Comptonstreuung Gravitation Plancksche Temperaturstrahlung Wellencharakter des Elektrons aus: Interferenz bei Beugung an Kristallen oder Doppelspalt

3 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 3 Wechselwirkung zwischen Photonen und Materie

4 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 4 Wechselwirkungen zwischen Photonen und Materie pe : Photoeffekt; : Rayleighstreuung; : Comptonstreuung; : nuc Paarproduktion im Kernfeld; :Photoeffekt e Paarproduktion im Elektronenfeld; : gdr Absorption des Photons vom Kern (Quelle: http://physics.nist.gov/PhysRefData)http://physics.nist.gov/PhysRefData

5 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 5 De-Broglie Beziehung Photon: E=hv=hc/ und E 2 =p 2 c 2 +m 2 c 4 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!

6 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 6 Winkelabhängigkeit der Rutherford-Streuung Rutherford konnte zeigen, dass die 1/sin 4 (θ/2) Abhängigkeit der Winkelverteilung gerade die Coulomb Streuung an einer punktförmigen Ladung entspricht. Ze= Ladung des Kerns 2e= Ladung des He-Atoms Interpretation: Masse von Goldatom schwerer als Masse von 4 He Atom und diese Masse ist konzentriert in einem Kern mit einem Radius R von ca. 10 -12 cm mit Ladung Ze.

7 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 7 Vollständiges Termschema des H-Atoms

8 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 8 Frank-Hertz Versuch beweist Energie Quantelung der Energieniveaus

9 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 9 Auswahlregeln für erlaubte Übergänge

10 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 10 Räumliche Einstellung eines Drehimpulses Eigenfunktionen des Drehimpulsoperators sind die Kugelflächenfunktionen. Für jedes Paar Quantenzahlen l,m gibt es eine eigene Funktion Y l,m (,φ)

11 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 11 Vektormodell für J=L+S

12 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 12 Zusammenfassung Spin des Elektrons

13 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 13 Zusammenfassung Spin-Bahn-Kopplung

14 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 14 Energieverschiebung durch Spin-Bahn-Kopplung

15 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 15 Der anomale Zeeman-Effekt (mit Spin) (= Normalfall!)

16 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 16 Berechnung des Landé-Faktors

17 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 17 Paschen-Back-Effekt

18 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 18 Röntgenstrahlung

19 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 19 Aufbau eines Lasers 3Komponenten: Medium mit metastabilen Energieniveaus Resonator mit Spiegeln Energiequelle zum Pumpen

20 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 20 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. Pumpen eines Lasers Freq. des Lasers:

21 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 21 Periodensystem

22 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 22 Elektronenanordnung im Grundzustand

23 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 23 Beispiel der QZ für die np 2 Konfiguration B S SASA ASAS ASAS ASAS SASA

24 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 24 Verbotene QZ

25 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 25 Homonukleare Moleküle

26 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 26 Heteronukleare Moleküle

27 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 27 sp-Hybridisierung

28 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 28 sp-Hybridisierung

29 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 29 Vielatomige Moleküle

30 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 30 sp 3 -Hybridwellenfunktion

31 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 31 Zusammenfassung Schwingungen denn dann symmetrische Ladungsverteilung

32 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 32 Zusammenfassung: Molekülare Rotation

33 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 33 Rotation-und Vibrationsspektren P

34 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 34 Wichtigste Auswahlregeln bei der Rotations- Schwingungsspektroskopie: Rotations-Schwingungspektroskopie n= 1 für Schwingungen l= 1,0 für Rotationen

35 Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 13.07.2010 35 Energieniveaus bei Raman Streuung.Die Liniendicke ist proportional zur Intensität. IR und Raman Spektroskopie


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