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12.05.2011Physik IV - Einführung in die Atomistik | Vorlesung 10
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Physik IVEinführung in die Atomistikund die Struktur der
MaterieSommersemester 2011
Vorlesung 10 – 12.05.2011
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Vollständiges Anregungsschema des Wasserstoffs
cm21Hz1042.1
m/s103c/
eV1088.5Hz1042.1seV1014.4
9
8
6
915
=⋅
⋅=ν=λ
⋅=
⋅⋅⋅=
ν=
−
−
hE
GHz
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21 cm - Line -- RadioastronomieHI-Regionen: neutraler
Wasserstoff / interstellares Medium
Beispiel:Effelsberg(Eifel)100 m Durchmesser
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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
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Normaler Zeeman-Effekt
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Versuch: Normaler Zeeman-Effekt
Leybold: P6.2.7.3
Fabry-Perot-Interferometer
Cd-Dampflampe
Magnet
λ/4-Plättchen: zirkular nach linear wandelnPolarisationsfilter
(drehbar)
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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
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Versuch: Normaler Zeeman-Effekt
Zirkularpolarisiert
Linearpolarisiert
Wahrscheinlichkeit ein Photon mit Spin 1 bei unter Winkelnθ und
φ anzutreffen: |Y1m|2
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Versuch: Normaler Zeeman-EffektBeobachtung senkrecht zum
Magnetfeld (transversal)
Ohne Polarisations-Filter wird im Magnetfeldeine
Zeeman-Aufspaltungin 3 Linien beobachtet
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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
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Versuch: Normaler Zeeman-EffektBeobachtung parallel zum
Magnetfeld (longitudinal)
Ohne Polarisations-Filter:2 LinienΔm=±1
Rechtszirkularpolarisiert:1 LinieΔm=+1
Linkszirkularpolarisiert:1 LinieΔm=-1
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Versuch: Elektronspinresonanz (ESR)
Leybold: P6.2.6.2
( )tBBB ⋅π⋅+= 2Hz50sin10)sin()( 0 tUtU ⋅ω=
„freies“ Elektronmit j=1/2 (ℓ=0)
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Versuch: Elektronspinresonanz
( )tBBB ⋅π⋅+= 2Hz50sin10
Bs
„Umklappen“des Spins
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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
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Kernspinresonanz – NMR (am Proton)
Fourier-Transformation
„Antwort“ sensitiv auf chemischeUmgebung
Puls
B0
