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Kurzreferat: Linienbreiten - Referat
Ein Linienprofil (s. Abb1) ist eine Kurve, in der die von Atomen (oder Molekülen) absorbierte Lichtintensität I gegen die eingestrahlte Licht(kreis)frequenz w eines Lasers um eine (Kreis)frequenz w0 aufgetragen ist, bei der die maximale Lichtintensität I0 von den Atomen absorbiert werden kann. Denn die Absorbtion elektromagnetischer Strahlung, die zu einem Übergang zwischen zwei Energieniveaus in einem Atom führt, geschieht nicht nur bei einer genauen Frequenz w der Strahlung, sondern man beobachtet immer eine Frequenzverteilung I(w) der absorbierten Intensität um eine solche Mittelfrequenz w0 . Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Atom ein Photon absorbiert, wobei dadurch der betrachtete Übergang induziert wird, muss jedoch, zu Anfang eines Versuches, wenn noch keine Übergänge stattgefunden haben, bei w0 am größten sein. Die Länge des Intervalls dw zwischen den beiden Frequenzen w1 und w2, für die gilt: I(w1 ) = I(w2 ) = I(w0 ) / 2 heißt volle Halbwertsbreite oder Linienbreite. Für alle eingestrahlten Frequenzen w zwischen w1 und w2 ist die von den Atomen absorbierte Lichtintensität größer als die Hälfte der bei dem Übergang maximal möglichen absorbierten Lichtintensität I0 bei w0.
Allgemein kann man sich das Auftreten von Linienprofilen als Folge der Unschärferelation denken: Danach ist nämlich bei einer Lebensdauer t des angeregten Zustandes seine Energie E nur bis auf
D E = hquer / t bestimmbar. Da seine Energie jedoch von der Frequenz der absorbierten Strahlung abhängt, muss auch die Frequenz, bei der ein Atom ein Photon absorbieren kann, eine gewisse Unschärfe aufweisen. In Wirklichkeit hat natürlich aber auch t eine Unschärfe, je größer aber t werden kann, destso schärfer muss E bestimmbar sein, und destso schmaler ist die natürliche Linienbreite.
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