Energieniveaus bei Lasern

xMatzex · Anmeldungsdatum: 24.01.2009 Beiträge: 3

Hallo,
bin gerade an meiner Facharbeit über Laser dran und hab schon einges an Literatur durchgekaut.
Immer tauchen diese verschiedenen Energieniveaus wie 2s, 3s, 2p etc. auf.

Was verbirgt sich eigentlich hinter diesen Zahlen?

s --> p --> d etc... sind ja auch die versch. Orbitale (Nebenquantenzahlen). Hat es damit was zu tun?
Das 1, 2, 3 davor gibt dann die jeweilige "Schale" (K, L, M...) an??

Es wird noch komplizierter:

Es werden sogar Übergänge von 3s2 auf 2p4 oder von 2s2 auf 2p1 etc... aufgeführt.

Was sagt diese zweite Zahl dahinter aus? Weist die vielleicht auf die weiteren Energiezustände dazwischen hin (magnetische Quantenzahl, Spin)??

Noch speziell zum He - Ne Laser:
Wieso regt das Helium Atom meisten ausgerechnet den 3s2 Zustand an, obwohl der ja energetisch höher liegt als der des Helium Atoms und nicht niedrigere Zustände im 3s Niveau z.b. den 3s5?

In den Büchern wird immer nur geschrieben, dass die übrige (oder auch noch nötige??) Energie nach dem Stoß in kinetische Energie des Atoms umgewandelt wird bzw. davon "genommen" wird.

Ausserdem steht noch drin: "In Frage kommen nur Übergänge zu p-Zuständen aufgrund von Auswahlregeln für elektrische Dipolübergänge"
Was sind das für Auswahlregeln? Kann man die irgendwie erklären?
Warum kann das angeregt Atom nicht sofort in den Grundzustand zurückfallen?

Wär schön, wenn mir das jemand verständlich erklären könnte Hilfe

Danke schonmal!!

Grüße Matze

Edit: Hab noch eine Frage zu den Moden. Diese geben im Prinzip ja an, wieviele Wellenberge die stehende Welle hat, die sich im Resonator ausgebildet hat. Aber wieso sind das dann Zahlen von 1,2,3,...?? Je nach dem wie lang der Resonator befinden sich ja 2-3 Mio Wellen (Photonen) im Resonator.
Durch die Änderung der Mode müsste sich dann ja auch die Wellenlänge ändern, wenn auf gleicher Länge jetzt mehr Wellen(berge) vorhanden ist.

Irgendwie steig ich da nicht so recht durch. In jedem Buch ist es anders beschrieben, teilweise auch widersprüchlich und für eine Laien wie mich, total unverständlich grübelnd

Ebi · Anmeldungsdatum: 29.01.2009 Beiträge: 1

Hallo

Also das S, P, D und F geben die Orbitale an (S ist kugelförmig, P hantelförmig usw). Die Zahl davor ist die Hauptquantenzahl n, also gibt die nummer der Schale an.

zB ist Wasserstoff immer

, Lithium ist

(Die oben stehende Zahl gibt die Anzahl der Elektronen in dieser Schale an).

Die Übergänge geben die angeregte Elektronenverteilung an. du nimmst bei

-->

das Elektron aus der 3s-Schale und steckst es in die 2p-Schale.

Die Potenz vorne ist 2*S+1 (S: Gesamtspin)

Die Zahl hintendran ist die Summe aus Gesamtspin und Gesamtdrehimpuls (oder Differenz - hierbei gelten die Hundschen Regeln)
Die Auswahlregeln lauten:

Dabei ist L der Gesamtbanhdrehimpuls der Elektronen, J die Summe aus Gesamtspin und L und s der Gesamtspin.
Da Helium im Grundzustand nur Elektronen in der s-Schale hat und sich das L nur um 1 ändern darf (für s ist L=0, für p ist L=1) sind nur Übergänge in p-Schalen erlaubt.
Und das angeregte Atom fällt erst nach einer gewissen Zeit in den Grundzustand.

Hoffe ich konnte dir wenigstens teilweise weiterhelfen

xMatzex · Anmeldungsdatum: 24.01.2009 Beiträge: 3

Hallo Ebi,

dankeschön für deine sehr hilfreiche Erklärung!!

Ist zwar jetzt schon zu spät, um das noch in die Facharbeit einzubauen, aber jetz weiß ich wenigstens Bescheid, falls er die Energienieveaus in der mündl. Prüfung nochmal ausführlicher erklärt haben möchte.

Beim 3s^2 --> 2p^4 Übergang werden also 2 Photonen ausgesendet, ist das richtig so? Weil ja auch 2 Elektronen auf die niedrigere 2p-Schale zurückfallen.
Komisch...so wurde das in den ganzen Büchern nie dargestellt, dass bei diesem Übergang 2 Photonen frei werden.

Reicht dann schon 1 Photon aus, um eine stimulierte Emission beim 3s^2 Ne-atom hervorzurufen?

Gruß Matze

physstud · Anmeldungsdatum: 07.02.2009 Beiträge: 50 Wohnort: Schweiz

Ich habe neulich für meine Quantentheorieprüfung die Formen der Wasserstoffschalen mal ausgerechnet, ich hänge ein PDF mit den ersten Schalenformen an, dann kannst dus dir besser vorstellen. smile