Letzte Stunde: Photoelektrischer Effekt Verlauf des Wirkungsquerschnittes als Funktion der...

Letzte Stunde:Photoelektrischer EffektVerlauf des Wirkungsquerschnittes als Funktion der Photonenergie

6 * 10-18 cm2

FlächeWasserstoffatom

8 * 10-17 cm2

Abfall mit 1/E 3.5

h > Ebind

Ee=h –Ebindh > Ebind

Ee=h –Ebind

-Eexc

1 active electron 2 active electrons

Anregung nachn=2,3,4 ...

Elektronenenergieverteilung:

Was beobachtete man:

Elektronenenergie?

Elektronenwinkelverteilung?

Quantenmechanik: Winkelverteilung -> Drehimpuls

Physikalische Größe Operator

Y00 = C1

Y10= C2 cosY11= C3 sin ei

Y20=C4(2cos2 –sin2)Y21=C5(cos –sin ei

Y22=C6 sin2 e2i

nlm(r,,)= Rnl(r) T()lm Pm() = Rnl(r) Ylm( )

Polardarstellung:Abstand von (0,0) ist Funktionswert

Z-Achse(Quantizierungsachse)

Wie misst man DrehimpulsIn der Quantenmechanik?

Photo Effect One Photon

+ He He1+ (1s) +e-

photon direction

Electric Dipole Interaction ONLY!

rotational symmetric aroundpolarization axis (linear)

Fit Yl=1m=0=cos2

E

nerg

y

1s1s

2s2p

Angular distribution and photoionization measurements on the 2p and 2s electrons in neonK Codling, R G Houlgate, J B West and P R WoodruffJ. Phys. B: At. Mol. Phys. 9 No 5 (1 April 1976) L83-L86

Neon 2p Photoionisation: Welches 2p absorbiert das Photon? hat der Endzustand l=0 oder l=2?

Photo Effect One Photon

Energie: Ee = E – Ebind alle Energie im Elektron (Masse!)Impuls: kion=-ke

Drehimpuls: L=1 Drehimpuls im Elektron

dominant bei kleinen E (Dipolnäherung)

Cos2

Dipol

Polarisation

Photon

Wirklich nur L=1 ???->Bahndrehimpuls des Photons kr

Krässig et al, PRL 1995

2keV Ar K

O C

h

O C

h

2

1,14...1

)sin(),(

04...0

)cos(),(

),,(

ml

eelmY

lmA

ml

eelmY

lmA

eeF

E

nerg

y

1s1s

2s2p

Woher kommen Drehimpulse:

0) Photonenspin 11) Nicht Dipol (bricht die „vorne-hinten“ Symmetrie)2) zweite Elektron nimmt Drehimpuls auf3) Photoelektron kommt aus „gemischter“ Schale

(z.B. Neon 2p)

Zusammenfassung Winkelverteilungen Atome:

1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 1.2. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.2.1. Elektronen 1.2.2. Atome, Moleküle 1.3. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 1.4. Beispiel H2 1.5. Lichtgitter 1.6. Atomspiegel

2. Wechselwirkung mit Atomen 2.1. Photon-Atom Wechselwirkung 2.1.1. Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, 2.1.2. Winkel- und Energieverteilungen

2.1.3. Doppelanregung, Interferenzeffekte 2.1.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und

Winkelverteilungen 2.1.5. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse 2.2. Atome in starken Laserfeldern 2.2.1. Multiphotonenionisation 2.2.2. Tunnelionisation 2.2.3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische,

hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 2.2.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 2.3. Ion-Atom Stöße 2.3.1. Elektronentransfer 2.3.2. Ionisation 2.3.3. Mehrelektronenprozesse

Meh

relek

trone

npro

zess

e

1. Welcher Zweielektronenprozesse gibt es?

2. Wieso gibt es die?

“Two birds with one bullet …”

Ene

rgy

1s1s

2s2p

Ene

rgy

1s1s

2s2p

1. Welcher Zweielektronenprozesse gibt es?

2. Wieso gibt es die?

“Two birds with one bullet …”

1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 1.2. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.2.1. Elektronen 1.2.2. Atome, Moleküle 1.3. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 1.4. Beispiel H2 1.5. Lichtgitter 1.6. Atomspiegel

2. Wechselwirkung mit Atomen 2.1. Photon-Atom Wechselwirkung 2.1.1. Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, 2.1.2. Winkel- und Energieverteilungen 2.1.3. Doppelanregung, Interferenzeffekte

2.1.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und Winkelverteilungen

2.1.5. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse 2.2. Atome in starken Laserfeldern 2.2.1. Multiphotonenionisation 2.2.2. Tunnelionisation 2.2.3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische,

hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 2.2.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 2.3. Ion-Atom Stöße 2.3.1. Elektronentransfer 2.3.2. Ionisation 2.3.3. Mehrelektronenprozesse

0E

nerg

y“BIG Photon”

E>Ebind

How does 1 photon

couple to2 electrons?

0

Ene

rgiy

0

Ene

rgiy

98% Single Ionization2% Double IonizationIndependent Electrons:

NO double ionization!

How does 1 photon couple to2 electrons?

%

CCC TheoryA. Kheifets

JPB 34, L247 (2001)

energy above thresholds (eV)

Electron-scattering

Shake-Off

MechanismsFinal Statee-e repulsion