Wie geht die Energie der einfallenden Strahlung auf den Dipol (die Antenne, das Atom) über?

In der klassischen Physik berechnet man dazu den Poynting-Vektor (zeitlich gemittelt). Das zugehörige Vektorfeld ist durch die Pfeile dargestellt (Pfeillänge in logarithmischem Maßstab wegen der Singularität im Ursprung). Die Flusslinien der Energieströmung erhält man durch Integration der zugehörigen Differentialgleichungen (numerisch mit Maple).

Dass die einströmende Energie vor dem Atom auf das Atom fokussiert wird, erwartet man intuitiv. Erstaunlich ist aber die Erkenntnis, dass es auch hinter dem Atom noch einen Bereich gibt, in dem die Flusslinien zum Atom zurückkehren.

In der x-y-Ebene saugt das Atom noch mehr Energie aus der einfallenden Strahlung, hat einen noch größeren (differentiellen) Wirkungsquerschnitt.

Anmerkung: Die Diagramme zeigen die Absorption eine Photons. Wenn man die Pfeile umkehrt, handelt es sich um induzierte Emission.

Die räumliche Darstellung der Energieströmung ist nicht ganz einfach. Wir versuchen es zunächst mit einer Flusslinie. Falls Ihr Browser so eingestellt ist, dass er JavaView unterstützt, kann er 3D-Flusslinien zeigen. Mit der linken Maustaste kann das Bild gedreht werden. Mit der rechten Maustaste können weitere Optionen eingestellt werden.

Noch mehr Flusslinien gefällig? Kein Problem - alles nur eine Frage der Perspektive oder der passenden  Maustaste.

Hier zwei Beispiele: