Exphys2_Quiz5

Bei der Absorption von Licht

• wird die Energie eines Photons in kleinen Portionen auf verschiedene Elektronen übertragen

• wird von einem Elektron Energie auf ein Photon übertragen

• wird fast alle Energie eines Photons auf ein Elektron übertragen

• wird die Frequenz des Lichtes reduziert

• ist der Wirkungsquerschnitt gleich dem Wirkungsquerschnitt für stimulierte Emission

Bei der Emission von Licht

• stimmt die Energiebilanz nicht

• werden Photonen mit der Energie E = hf erzeugt (h: Planck´sches Wirkungsquantum, f: Frequenz des Lichts)

• wird ein Elektron aus einem Zustand höherer Energie in einen mit niedrigerer Energie überführt

• muss gelten E(Photon) = 2 ΔE, wobei ein Elektron die Energie ΔE verliert

Zwischen welchen Arten der Licht-Emission wird unterschieden

• Stimulierte Emission

• Angeregte Emission

• Spontane Emission

• Verletzte Emission

Laserlicht

• ist stark gerichtet

• enthält fast alle Wellenlängen wie das Sonnenlicht

• ist kohärent

• basiert auf stimulierter Emission (SE in Laser

• basiert auf spontaner Emission (SE in Laser)

Emission und Absorption von Photonen

• die Anzahl der absorbierten Photonen ist proportional zur Besetzungsdichte des oberen Energieniveaus und zum Wirkungsquerschnitt für Absorption

• die Anzahl der spontan emittierten Photonen ist proportional zur Anzahl der eingestrahlten Photonen

• die Anzahl der durch stimulierte Emission erzeugten Photonen ist proportional zur Elektronendichte des oberen Energieniveaus und zum Emissionsquerschnitt

• wenn das obere Energieniveau weniger besetzt ist als das untere, kommt es zu einer exponentiellen Abnahme der Photonen mit der Tiefe im Material

Besetzungsinversion

• lässt sich erreichen, indem man ein Medium erhitzt

• heißt, dass sich in einem Zustand hoher Energie mehr Elektronen befinden als in einem Zustand mit niedrigerer Energie

• ist notwendig zur Erzeugung von Laserlicht

• wird in normalen LED´s erreicht

• wird in Laser-Dioden erreicht

Laser

• Laser sind aus 3 Bestandteilen aufgebaut: aktives Medium, Anregungs-Pumpe, Resonator

• Der Pumpprozess bestimmt die Wellenlänge/Frequenz des Lasers

• Das Pumpen kann optisch (Einstrahlung von Licht) oder elektrisch (z. B. Gasentladung) geschehen

• Der Resonator besteht aus Spiegeln, die das aktive Medium in allen Richtungen umgeben

• Der Resonator verstärkt das Licht und definiert die Ausstrahlungsrichtung

Ein idealer schwarzer Körper

• ist immer dunkler als seine nicht schwarze Umgebung

• absorbiert alle auf ihn auftreffende Strahlung

• emittiert Strahlung entsprechend seiner Temperatur

• kann am besten mit einem kleinen Loch in einem großen Hohlraum hergestellt werden

• ist der hellste mögliche Temperaturstrahler bei gegebener Temperatur

Das Planck´sche Strahlungsgesetz beschreibt die Intensität der Temperaturstrahlung

• in Abhängigkeit der Wellenlänge oder Frequenz des Lichtes

• des abstrahlenden Volumens     

• der bestrahlten Fläche

• des Raumwinkels, in den abgestrahlt wird 

• eines Nicht-schwarzen Körpers, wenn man das Emissionsvermögen kennt

Die Schwarzkörperstrahlung

• fällt exponentiell über alle Frequenzen ab

• hat ein Maximum bei einer Wellenlänge, die von der Temperatur abhängt

• hat zwei Maxima bei Wellenlängen, die von der Temperatur abhängen

• beschreibt sehr gut die Temperaturstrahlung der Sonne

• beschreibt sehr gut die Temperaturstrahlung eines Heizkörpers, der mit einer weißen Heizkörperfarbe gestrichen wurde