Spontane Emission

Ein neues Modell zur spontanen Emission eines Photons: http://mikomma.de/fh/hydrod/emission/spontan.htm

Dieser Artikel soll die seit 1930 gängige Praxis, den Elementarprozess der Emission eines Photons in atomaren Übergängen phänomenologisch mit dem radioaktiven Zerfall (von Kernen) gleichzusetzen, etwas näher beleuchten. Die Standardbehandlung dieses Themas geht zurück auf Weisskopf und Wigner:
V. Weisskopf und E. Wigner, ZS. f. Phys. 63, 54, 1930, "Berechnung der natürlichen Linienbreite auf Grund der Diracschen Lichttheorie".

Photonenkaskade

Siehe
http://www.mikomma.de/fh/hydrod/emission/kaskade.htm

Emission zweier Photonen

ohne Quantensprung!

Zur Legende der Animationen, siehe die Hauptseite "Emission eines Photons" und Galerie

Z-Dipol (linear polarisierte Photonen)
In den folgenden Animationen sind Übergänge von n3 = n2 +1 und n2 = n1 +1 nach n1 dargestellt und als n3 -> n2 -> n1 notiert (über den Animationen).
Für ein Dipolmoment in z-Richtung gilt m1 = m2 = m3 = 0....

Photonengalerie

Siehe
http://www.mikomma.de/fh/hydrod/emission/hgalerie.htm

Emission eines Photons

Eine kleine Galerie zu atomaren Dipol-Übergängen

Zur Legende der Animationen, siehe die Hauptseite "Emission eines Photons". Auf dieser Seite sind Übergänge dargestellt, bei denen
1. Der atomare Dipol in z-Richtung schwingt, mit a) minimalem Drehimpuls und b) maximalem Drehimpuls, und
2. Der atomare Dipol in der x-y-Ebene rotiert.
Es handelt sich durchweg um "stroboskopische Darstellungen", die so eingerichtet sind, dass in 80 Bildern ein Übergang dargestellt werden kann. In Wirklichkeit ist die Dauer der atomaren Schwingung (etwa) proportional zur dritten Potenz der Hauptquantenzahl und der "Radius des Atoms" wächst mit dem Quadrat der Hauptquantenzahl (siehe Achsenbeschriftung).
1. Dipol in z-Richtung: linear polarisiertes Photon...

Photoemission

Siehe http://www.mikomma.de/fh/hydrod/emission/emission.htm

Ein Atom kann sich in stationären Zuständen befinden, z.B. mit den Quantenzahlen n,l,m = 1,0,0 (Grundzustand) und n,l,m = 2,1,0 (ein angeregter Zustand). Wie kann es seinen Zustand ändern?
 Durch Emission oder Absorption von elektromagnetischer Strahlung.

In der Quantenphysik berechnet man den Übergang von einem zum anderen Zustand durch die Überlagerung von Zuständen, z.B. mit den genannten Quantenzahlen, zu denen auch bestimmte Frequenzen gehören. Das Ergebnis ist eine Schwingung mit der Differenz der Frequenzen.
In der Animation sind vier Flächen gleicher Dichte der Elektronenladung (oder in der Sprache der Quantenphysik der Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons) dargestellt, von violett (hohe Aufenthaltswahrscheinlichkeit) bis orange.
Das Atom führt eine Dipolschwingung aus (in der Mitte ist der positiv geladene Kern zu denken) und gibt deshalb Dipolstrahlung ab, oder absorbiert sie.
Für Licht beträgt die Frequenz der Schwingung etwa 10^14Hz. Der Vorgang/Übergang kann bis zu einigen Nanosekunden dauern, also etwa 100000 Schwingungen - je Lebensdauer des angeregten Zustands.