RegistrierenRegistrieren   LoginLogin   FAQFAQ    SuchenSuchen   
Absorption von Photonen/EM-Wellen
 
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Sonstiges
Autor Nachricht
Weisheitgesucht
Gast





Beitrag Weisheitgesucht Verfasst am: 19. Jan 2017 19:59    Titel: Absorption von Photonen/EM-Wellen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hey Leute,

ich hab ne Frage zum Thema Erwärmung von Materialien bei der Absorption von EM-Wellen, die ich mal in mehrere Teilfragen aufgliedere:

1) Was die Temperatur eines Atoms betrifft: Ist die Temperatur eines einzelnen Teilchens nur mit seiner Schwingung verbunden oder auch als Bewegung relativ zu etwas anderem? Hat jedes Teilchen im freien Raum damit eine andere Temperatur relativ zu sich verschieden bewegenden anderen Teilchen?

2) Wenn ein Atom ein Photon absorbiert, welche Möglichkeiten gibt es für die Übertragung der Energie? Kann das Atom in Schwingung versetzt werden (=die Temperatur erhöht sich) oder der Energiezustand der Elektronen verändert werden, als wären das 2 ganz unterschiedliche Dinge? Oder hängen Schwingung und Elektronenniveau direkt zusammen?

3) Wie sehr erwärmen sich Materialien bei der Bestrahlung mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge aber gleicher Intensität?

4) Nach der Formel der Rayleigh-Streuung nimmt der Wirkungsquerschnitt ja mit der 4. Potenz der Frequenz zu , d.h. je höher die Energie der Strahlung, desto mehr wird sie gestreut, deshalb das Abendrot: Auf dem langen Weg durch die Atmosphäre wird das blaue Licht so sehr gestreut, dass kaum was davon beim Betrachter ankommt, was ja zu der Vorstellung passt, dass die Welle wegen der kurzen Periode viel mehr Fläche einnimmt, ergo viel leichter ein Teilchen treffen kann. Dennoch kann Röntgenstrahlung den Körper durchdringen, sichtbares Licht jedoch nicht. Liegt das an den Energieniveaus?

Meine Ideen:
3) Die Frage rührt daher, dass bei der Bestrahlung mit Infrarot Gegenstände erwärmt werden, bei Bestrahlung mit dem Licht im sichtbaren Bereich aus LEDs aber nicht. Liegt das wie bei 4) eventuell an den Energieniveaus, die ja im niedrigen Bereich sehr eng gestaffelt sind aber für hörere Energieniveaus nicht so, sodass die Photonen der wenig energetischen Strahlung eine viel höhere Wahrscheinlichkeit haben absorbiert zu werden? Dann fehlt mir aber eben der Zusammenhang zwischen Energieniveau und Schwingung aus Frage 2).

4) Meine Vermutung ist eben, dass wie beim Ansatz zu 3) geschrieben die Röntgenstrahlung viel öfter mit den Atomen wechselwirkt/wechselwirken könnte aber nur selten absorbiert werden kann.
Ich



Anmeldungsdatum: 11.05.2006
Beiträge: 913
Wohnort: Mintraching

Beitrag Ich Verfasst am: 20. Jan 2017 09:36    Titel: Antworten mit Zitat

1) Temperatur ist eine statistische Eigenschaft von Teilchenansammlungen, nicht von einzelnen Teilchen. Insbesondere bei Atomen ist die ganze zur Temperatur gehörende Energie über einen weiten Temperaturbereich rein kinetisch und kann nicht einzelnen Atomen zugeordnet werden. Bei mehratomigen Gasen kommt noch Rotation dazu, Schwingungen spielen erst bei hoher Temperatur oder großen Molekülen bzw. Festkörpern/Flüssigkeiten eine Rolle.
2) Kommt auf die Energie an. Im Mikrowellenbereich kann der Kernspin eine Rolle spielen, im Gammabereich auch Kernreaktionen. Beides ist im täglichen Leben irrelevant. Bei einzelnen Atomen gibt es sonst eigentlich nur die Energieniveaus der Elektronen.
3) Bei gleichem Absorptionskoeffizienten auf die gleiche Weise.
4) Die Formel gilt für einzelne Teilchen, nicht in Festkörpern. Rayleighstreuung tritt auf, ist aber nicht dominant.

Zur Idee: das mag wie gesagt mit unterschiedlicher Absorption bei den jeweiligen Wellenlängen zu tun haben. Wahrscheinlich liegt es aber daran, dass deine Infrarotlampe 500 W hat und deine LED 5 W.
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Sonstiges