2.1.1.1. „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

Interferenzen: Wellenlänge verlgleichbar mit Streukörper Geometrischer Querschnitt

Messgrössen Photoabsorbtion: Ionenezeugung Elektronenwinkel

Absorptionsspektren Absorbtionsspektren Wasserstoff Absorbtionsspektrum Gas

„Messung“ der Absorbtion

Messgrössen Photoabsorbtion: Ionenezeugung Elektronenwinkel

C2 Unterschied

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

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 http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/grundl_d_tph/exp_stoss/stoss_streu_3.html

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 http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/grundl_d_tph/exp_stoss/stoss_streu_3.html

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

„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??

Photoelectric effect: energy and momentum conservation example: h=99eV Ee= h- Ebinding=75eV ke=5 10-24kg m/sec kphoton= h  / c = 5.3 10-26kg 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!

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

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

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

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

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

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

Messgrössen Photoabsorbtion: Ionenezeugung Elektronenenergie Elektronenwinkel Traditional Electron Spectrometer

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

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

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

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

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

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

Was beobachtete man: Elektronenenergie? Elektronenwinkelverteilung?

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