Absorption und Emission von Photonen

physikermithut · Gast

Meine Frage:
Hallo Physiker,

Ich habe zur zeit ein Verständnisproblem, was eigentlich den Mößbauer-Effekt betrifft. Im Prinzip geht es aber um die Absorption und Emission von Photonen an einem freien Atom.

Meine Ideen:
Folgendes habe ich mir (vermutlich mit Unstimmigkeiten) zusammengereimt:
Das Atom ruht zunächst mal. Außerdem hat es charakteristische Absorptionslinien, die sich vermutlich aus der Teilchenphysik erschließen lassen. Bis jetzt nehm' ich einfach mal hin, dass es diese gibt. Trifft nun ein Photon ein, das gerade die Energie hat, sodass es vom Atom absorbiert werden kann. Dann werden die Elektronen in hörere Energiezustände gebracht. Dieser Zustand überlebt nur kurz, sodass die Elektronen wieder in den Grundzustand zurückfallen, dabei muss Energie in Form von Strahlung (Photonen) abgegeben werden, da ja zwischen den Energiezuständen eine Energiedifferenz besteht. Damit wäre die Energiebilanz schlüssig. Der Impulserhaltungssatz macht mir allerdings ein Strich durch die Rechnung. Das Photon hat einen Impuls, d.h. bei Absorption muss nun das Atom diesen Impuls tragen. Impuls bedeutet aber auch kinetische Energie, die nicht mehr zur Verfügung steht, da mit dieser Energie ja bereits in höhere Energieniveus der Elektronen gewechselt wurde. Meine Idee ist nun naheliegend: nicht die gesamte Energie des Photons wird zur Anregung benutzt, sondern ein Teil wird zur kinetischen Energie des Atoms.
Meine große Frage lauter nun: wie "kann das Atom wissen", wieviel Energie für die Anregung und wieviel für die Translation des Atoms verwendet werden soll?
Außerdem hat das Atom (oftmals) eine Linienbreite der Absorption, die viele Größenordnungen kleiner ist als die Energie des Photons, d.h. nur wenn die Energie des Photons genau so groß ist, wie die, die zur Anregung des Atoms gebraucht wird (da die Energieniveaus diskret sind) wird das Photon überhaupt erst absorbiert. Da bleibt keine Energie mehr übrig, um in kinetische Energie umgewandelt zu werden. Das führt natürlich zu einem ähnlichen Problem bei der anschließenden Emission: Fällt ein angeregtes Elektron in seinen Grundzustand zurück, emittiert es genau(!) ein Photon mit der Energiedifferenz von angeregtem- zu Grundzustand. Wo bleibt hier die Energie für den Rückstoß?

Ich hoffe, ich habe mich einigermaßen verständlich ausgedrückt und euch verwirrt das alles nicht allzu sehr. Freu mich schon auf eure Antworten smile

Danke!

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8576