Photonenhypothese

Romeo · Anmeldungsdatum: 27.02.2008 Beiträge: 148

Hi,

hab ein Verständnisproblem mit einer Übungsaufgabe. Wir haben gerade erst mit dem Thema "Quantenmechanik" angefangen, ich muss mich da auch auf jeden Fall noch richtig einlesen, aber hoffe hier ein wenig Hilfe zu finden. Es geht um folgende Aufgabe:

http://img181.imageshack.us/img181/5537/phetii2nr4on3.jpg

Zu Aufgabenteil a.) hab ich schon Ansätze zu der Frequenz und Wellenlänge, aber irgendwie kann mir nicht richtig vorstellen, wie ein Photon einen kinetischen Impuls geben soll, wenn dieses - wenn ich es richtig verstanden habe - gar keine Masse haben soll.

Nach der Frequenz umgestellt,

, und Wellenlänge über

.

Ist es vorteilhafter die Einheit der Energie in eV zu lassen oder in Joule umzurechnen? Muss ich, wenn ich es umrechnen möchte nur mit der "Elektrischen Elementarladung" multiplizieren und bekomm dann Joule? (...aber da steht ja Volt)

Und zu den anderen beiden Aufgabenteilen hab ich nicht mal einen klugen Ansatz. Ich hab im Skript natürlich ne Formel gegeben, aber die versteh ich nicht, klar einsetzen kann jeder, ich möchte das Thema aber auch gerne verstehen. Was es mit Absorption und Emission auf sich hat etc.

Wäre echt schön, wenn mir jemand helfen bzw. das Thema ein bisschen erklären könnte.

nekros7 · Anmeldungsdatum: 18.08.2006 Beiträge: 154

Teilaufgabe a)

. Kann man sich ähnlich vorstellen, wie bei der deBroglie Wellenlänge.

bekommst du aus

.
Teilaufgabe b)
Also so weit ich weiß, sind die Einsteinkoeffizienten für stimulierte Emission und Absorption miteinander so verknüpft:

. Da du den Koeffizienten für die Absorption gegeben hast, solltest du das so berechnen.
Andererseits kann man durch Umformen zeigen dass gilt:

Also kannst du den anderen Koeffizienten auch berechnen.
Allgemeines zu den Einsetinkoeffizienten: Sie beschreiben einfach die möglichen Vorgänge in einem Zweiniveau System. So kann man zeigen, dass es eigtl. unmöglich ist eine Lichtverstärkung zu bekommen. Eine Lichtverstärkung würde bedeuten, dass es mehr stimulierte Emission als spontane Absorption geben würde. Das ist aber mit dem thermodynamischen Gleichgewicht nicht vereinbar. Um einen LASER zu bekommen, braucht man mindestens ein 3 Niveau System, weil man nur so eine Besetzungsinversion erreichen kann. Wenn du das Verhältnis von spontaner zu induzierter Emission berechnest:

ist dabei das Strahlungsfeld. Wenn du ganze für verschiedene

betrachtest, dann siehst du das bei großen Frequenzen, die spontane Emission überwiegt.
Das sollte auch die Antwort für Teilaufgabe c) sein.