-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 1
Physik IVEinführung in die Atomistikund die Struktur der MaterieSommersemester 2011
Vorlesung 10 – 12.05.2011
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 2
Vollständiges Anregungsschema des Wasserstoffs
cm21Hz1042.1
m/s103c/
eV1088.5Hz1042.1seV1014.4
9
8
6
915
=⋅
⋅=ν=λ
⋅=
⋅⋅⋅=
ν=
−
−
hE
GHz
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 3
21 cm - Line -- RadioastronomieHI-Regionen: neutraler Wasserstoff / interstellares Medium
Beispiel:Effelsberg(Eifel)100 m Durchmesser
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 4
Isotopieverschiebung
Frequenzdifferenz
Verschiebung von atomaren Übergängen (gleiches Element, unterschiedliche A)
AAFS
AAMS
AA ′′′ += δδδν
Isotopieverschiebung in Na
Feinstruktur
HyperfeinstrukturMS: reduzierte Masse
Elektron-Kern
FS: endliche AusdehnungKern, Elektronen teil-weise innerhalb des Kerns … sehen modi-fiziertes E-Feld …insbesonderes-Elektronen
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 5
Normaler Zeeman-Effekt
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 6
Versuch: Normaler Zeeman-Effekt
Leybold: P6.2.7.3
Fabry-Perot-Interferometer
Cd-Dampflampe
Magnet
λ/4-Plättchen: zirkular nach linear wandelnPolarisationsfilter (drehbar)
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 7
Versuch: Normaler Zeeman-EffektCadmium
Zustand mit Gesamtdrehimpulsder Elektronenhülle J = 2 zerfälltin Zustand mit J = 1 (Drehimpuls des Kerns ist 0).Nach Drehimpulserhaltung mußdas emittierte Photon einenDrehimpuls von 1 mitnehmen(Photonen haben s = 1):Dipolstrahlung
Auch dieser Spin hat Projektionauf z-Achse:mPhoton = ΔmJFür jede Möglichkeit ergibt sicheine unterschiedliche Verteilungder Polarisationsrichtung und Emissionswahrscheinlichkeit
3 Linienim Spektrum
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 8
Versuch: Normaler Zeeman-Effekt
Zirkularpolarisiert
Linearpolarisiert
Wahrscheinlichkeit ein Photon mit Spin 1 bei unter Winkelnθ und φ anzutreffen: |Y1m|2
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 9
Versuch: Normaler Zeeman-EffektBeobachtung senkrecht zum Magnetfeld (transversal)
Ohne Polarisations-Filter wird im Magnetfeldeine Zeeman-Aufspaltungin 3 Linien beobachtet
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 10
Versuch: Normaler Zeeman-EffektBeobachtung senkrecht zum Magnetfeld (transversal)
Ohne Polarisations-Filter:3 Linien
Polarisations-richtungsenkrechtzu B:2 LinienΔm=±1
Polarisations-richtungparallelzu B:1 LinieΔm=0
Interferenzmuster
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 11
Versuch: Normaler Zeeman-EffektBeobachtung parallel zum Magnetfeld (longitudinal)
Ohne Polarisations-Filter:2 LinienΔm=±1
Rechtszirkularpolarisiert:1 LinieΔm=+1
Linkszirkularpolarisiert:1 LinieΔm=-1
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 12
Versuch: Elektronspinresonanz (ESR)
Leybold: P6.2.6.2
( )tBBB ⋅π⋅+= 2Hz50sin10)sin()( 0 tUtU ⋅ω=
„freies“ Elektronmit j=1/2 (ℓ=0)
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 13
Versuch: Elektronspinresonanz
( )tBBB ⋅π⋅+= 2Hz50sin10
Bs
„Umklappen“des Spins
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 14
Versuch: Elektronspinresonanz
t
B(t)
B1
Z
Bei Resonanz wird Energie von Probe absorbiert (und wieder in den Raum abgestrahlt) und es erhöht sich der Wechselstromwiderstand Z
B0
-
12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10 | Prof. Thorsten Kröll 15
Kernspinresonanz – NMR (am Proton)
Fourier-Transformation
„Antwort“ sensitiv auf chemischeUmgebung
Puls
B0