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Erschienen in:
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2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

30. Absorption und Linienbreite

verfasst von : Marcus Elstner

Erschienen in: Physikalische Chemie II: Quantenmechanik und Spektroskopie

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

In Teil III haben wir gesehen, wie einfache Modelle schon ein qualitatives Bild molekularer Spektren geben können. Licht der entsprechenden Wellenlänge kann absorbiert werden, das Quantensystem wird in einen höheren Energieeigenzustand angeregt. Welcher das ist, hängt vom Quantensystem ab, wir haben einige Modelle kennengelernt.

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Fußnoten
1
Die spontane Emission kann man analog zum spontanen radioaktiven Zerfall verstehen. Die Anzahl der pro Zeit zerfallenden Atome ist nur von der Anzahl der Atome abhängig (Bd. I, Abschn. 17.​2).
 
2
Wir nehmen also an, dass die Strahlungsquelle die Frequenzverteilung eines schwarzen Strahlers hat.
 
3
Siehe hier die Diskussion in den Kap. 20 und 21.
 
4
Entsprechend kann man für beliebige Ladungsverteilungen ein Dipolmoment berechnen.
 
5
Siehe z. B. G. Greenstein, A. Zajonc, The Quantum Challenge, Jones and Bartlett 2005, Kap. 3.
 
6
Im Gegensatz zu Unbestimmtheitsrelationen, die ein neues Phänomen der Quantenmechanik sind, und mit dem Nichtvorliegen von Eigenzuständen verknüpft sind. Da die Zeit keine quantenmechanische Observable ist, kann es für sie auch keine Unbestimmtheitsrelation geben.
 
7
Die Zeit t ist keine dynamische Observable in der Quantenmechanik (Abschn. 5.​1.​6), daher gibt es keinen Zeitoperator. Sie bleibt eine klassische Variable der Beschreibung wie in Kap. 1 diskutiert. Damit kann man \( \Delta t\) nicht analog zu den anderen Observablen als Streuung (der Messwerte) interpretieren. Es gibt keine Zeitunbestimmtheit in demselben Sinn, wie es z. B. eine Impulsunbestimmtheit gibt. Die Zeit, als Parameter, hat immer genau bestimmte Werte. Daher wird \( \Delta t\) oft als eine Zeitdauer interpretiert, wie oben, als Dauer der Abstrahlung eines Lichtpulses. Damit korrespondiert dann eine Unschärfe in der Energie des Lichtpulses. Dies ist eine klassische Relation, wie sie bei klassischen Wellenphänomenen auftritt. Diese Unschärferelation und ihre Bedeutung wird in Abschn. 20.​2.​3 allgemein eingeführt und diskutiert.
 
8
Das Vorgehen ist analog zu dem, was wir zur Beschreibung von Schrödingers Katze gemacht haben, siehe Kap. 13. In der Quantenelektrodynamik kann man eine ‚Erklärung‘ der spontanen Emission erhalten, nämlich durch Ankopplung an die Vakuumfluktuationen des elektromagnetischen Feldes. Eine relativ einfache Darstellung findet man z. B. in Milonni, Am. J. Phys. 52 (1984), 340.
 
9
Für eine allgemeine Darstellung, siehe etwa [12] Abschn. 2.8, die phänomenologische Einbeziehung der Emission findet man in Abschn. 2.8.5.
 
10
Zur Definition des Dipolmoments, siehe Abschn. 30.1.3 und Kap. 32.
 
11
Für Details, siehe z. B. [13] Kap. 7
 
12
Bzw. kann ausrechnen, dass \( \mu _{12}\) verschwindet, wenn man in Gl. 30.16 die 1s- und 2s-Wellenfunktionen einsetzt.
 
13
Im Rahmen der hier vorgestellten Quantentheorie! Siehe zur Vertiefung Abschn. 21.​3.​4
 
Metadaten
Titel
Absorption und Linienbreite
verfasst von
Marcus Elstner
Copyright-Jahr
2021
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Buch
Physikalische Chemie II: Quantenmechanik und Spektroskopie

Print ISBN: 978-3-662-61461-7

Electronic ISBN: 978-3-662-61462-4

Copyright-Jahr: 2021

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-61462-4_30

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