Basiswissen

Photonenemission

• In der Hülle von Atomen befinden sich Elektronen.
  

• Diese können in einen wenige stabilen Energiezuständen existieren.
  

• Die Zustände dazwischen sind nicht stabil, man beobachtet dort keine Elektronen.
  

• Elektronen können zwischen stabilen Zuständen wechseln.
  

• Dabei können sie Photonen (Lichtteilchen) aussenden.
  

• Diese Photonen unterliegen dem Welle-Teilchen-Dualismus ↗
  

• Man kann ihnen also auch eine Wellenlänge und Frequenz zuordnen.
  

• Diese Wellenlänge l und Frequenz f bestimmen die Lage im Spektrum.
  

Photonenenergie

• Jedes ausgesandet Photon hat eine ihm zugeorndete Frequenz (siehe oben).
  

• Nach der Formel E=h·f kann man daraus eine Energie berechnen.
  

• Das ist die Energie des Photons.
  

• Mehr unter Photonenenergie ↗
  

Photonenwellenlänge

• Für Wellen allgemein gilt: c=l·f
  

• Also: Wellengeschwindigkeit = Wellenlänge l mal Frequenz f
  

• Damit kann man für eine Welle immer aus der Frequenz eine Wellenlänge berechnen.
  

Unschärferelation

• Nach den Heisenbergschen Unschärferelationen gilt:
  

• Zeit und Energie sind komplementär zueinander.
  

• Je kürzer ein Prozess dauert, desto unbestimmter ist die damit verbundene Energie.
  

• Die Elektronenübergänge sind sehr kurz, also ist die damit verbundene Energie sehr unscharf.
  

• Da die Photonenenergie mit der Frequenz zusammenhängt (E=h·f) ...
  

• und die Frequenz mit der Wellenlänge (c=l·f), hängt auch ...
  

• die Wellenlänge direkt von der unscharfen Energie des Photons ab.
  

• Man kann sagen: die Wellenlänge emittierter Photonen ist unscharf.
  

Was meint unscharfe Wellenlänge?

• Einem emittierten Photon ist nicht mehr genau eine einzige Wellenlänge zugeordnet.
  

• Man ordnet ihm stattdessen Wahrscheinlichkeiten für verschiedene Wellenlängen zu.
  

• Je schärfer die Wellenlänge, desto dichter liegen hochwahrscheinliche l-Werte zusammen.
  

• Je unschärfer, desto weiter verstreut sind hoch-wahrscheinliche l-Werte.
  

• Bei einer Messung vieler verschiedener Photonen liegen die beobachteten ....
  

• Wellenlänge bei großer Unschärfe also weiter voneinander entfernt.
  

• Die Spektrallinie erscheint dadurch stark verbreitert.