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

In den folgenden Animationen sind Übergänge von n2 = n1 +1 nach n1 dargestellt und als n2 -> n1 notiert (über der jeweiligen Animation).
Für ein Dipolmoment in z-Richtung gilt m1 = m2 = 0.

a) Minimale Drehimpulsquantenzahlen: l2 = 1, l1 = 0.

2 -> 1
2 -> 1 Zeitlupe
3 -> 2
4 -> 3
6 -> 5
6 -> 5 Zeitlupe
11 -> 10
21 -> 20
31 -> 30
31 -> 30 Zeitlupe

 

b) Maximale Drehimpulsquantenzahlen: l2 = n2-1 (= n1), l1 = l2-1 (weiterhin m1 = m2 = 0),

3 -> 2
4 -> 3
6 -> 5

11 -> 10
11 -> 10 Zeitlupe

Im Gegensatz zum Hertzschen Dipol (lineare Antenne) fließt der Strom nicht entlang der z-Achse, sondern die die gesamte Ladungsverteilung (das Elektron) schwingt um den Ursprung (den Kern). Beispiele der Stromverteilung sind in Elektrofluid dargestellt.

2. Dipol in der x-y-Ebene: zirkular polarisiertes Photon

Hier sind sowohl die Drehimpulsquantenzahlen als auch die magnetischen Quantenzahlen maximal ("kreisförmiges Rydbergatom")

2 -> 1
3 -> 2
6 -> 5
11 -> 10
21 -> 20
41 -> 40

Bei diesen Bildern "sieht man den Strom" unmittelbar: der Schwerpunkt der Ladungsverteilung rotiert um den Ursprung, bis das Elektron im tieferliegenden Zustand angekommen ist, wobei es kontinuierlich strahlt, und nicht von einer Bahn auf die andere springt. Es bleibt aber auch nicht im tiefer gelegenen Zustand stehen, sondern setzt seine Reise fort bis in den Grundzustand, unter ständiger Emission elektromagnetischer Strahlung: Kaskade!

© Mai 2017, Dr. Michael Komma (VGWORT)

Siehe auch:

Emission eines Photons: Übersicht

Kaskade: Zwei Übergänge

What is a photon?

Der Quantensprung

Quantensprung in Zeitlupe

"Are there quantum jumps?"

Historisches zum Quantensprung

Weitere Quantensprünge

Rydbergatome

H-Orbitals aus ' Moderne Physik mit Maple'

Plancks Formel

Energieströmung

komma_AT_oe.uni-tuebingen.de

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