Post on 05-Apr-2015
transcript
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