1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 1.2. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.2.1. Elektronen 1.2.2. Atome, Moleküle 1.3. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 1.4. Beispiel H2 1.5. Lichtgitter 1.6. Atomspiegel 1.7. Laserkühlung MOT

2. Wechselwirkung mit Atomen 2.1. Photon-Atom Wechselwirkung 2.1.1. Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, 2.1.2. Winkel- und Energieverteilungen 2.1.3. Doppelanregung, Interferenzeffekte 2.1.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und

Winkelverteilungen 2.1.5. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse 2.2. Atome in starken Laserfeldern 2.2.1. Multiphotonenionisation 2.2.2. Tunnelionisation 2.2.3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische,

hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 2.2.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 2.3. Ion-Atom Stöße 2.3.1. Elektronentransfer 2.3.2. Ionisation 2.3.3. Mehrelektronenprozesse

Geometrischer Querschnitt

Interferenzen:Wellenlänge verlgleichbarmit Streukörper

1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed Choice 1.2. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.2.1. Elektronen 1.2.2. Atome, Moleküle 1.3. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 1.4. Beispiel H2 1.5. Lichtgitter 1.6. Atomspiegel

2. Wechselwirkung mit Atomen 2.1. Photon-Atom Wechselwirkung 2.1.1. Wiederholung: Elastische Streuung,

Photoeffekt, Comptoneffekt, 2.1.2. Winkel- und Energieverteilungen 2.1.3. Doppelanregung, Interferenzeffekte 2.1.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und

Winkelverteilungen 2.1.5. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse 2.2. Atome in starken Laserfeldern 2.2.1. Multiphotonenionisation 2.2.2. Tunnelionisation 2.2.3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische,

hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 2.2.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 2.3. Ion-Atom Stöße 2.3.1. Elektronentransfer 2.3.2. Ionisation 2.3.3. Mehrelektronenprozesse

Messgrössen Photoabsorbtion:

•Absorbtion

•Ionenezeugung

•Elektronenwinkel

Absorptionsspektren

a) Absorbtionsspektren

WasserstoffAbsorbtionsspektrum

WasserstoffGas

„Messung“ der Absorbtion

Messgrössen Photoabsorbtion:

•Absorbtion

•Ionenezeugung

•Elektronenwinkel

C2 Unterschied

Wirkungsquerschnitt

Wie “wahrscheinlich” ist Photoionisation????

-> Erinnerung: Konzept des Wirkungsquerschnittes

Was ist ein Wirkungsquerschnitt (totaler Querschnitt)

http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/grundl_d_tph/exp_stoss/stoss_streu_3.html

Wirkungsquerschnitt: = (A+B)2

Bei Teilchen kein „Kontakt“ sondern Reichweite der Kraft und Wahrscheinlichkeit! (Bsp TORWART: a) Reichweite, b)Wahrscheinlichkeit)

Gesucht!

Nreaktion = Nprojektil Ftarget

„Flächendichte“ (Teilchen/cm2)“des Targets

Nprojektil

Was ist ein Wirkungsquerschnitt (totaler Querschnitt)

http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/grundl_d_tph/exp_stoss/stoss_streu_3.html

Wirkungsquerschnitt: = (A+B)2

Bei Teilchen kein „Kontakt“ sondern Reichweite der Kraft und Wahrscheinlichkeit! (Bsp TORWART: a) Reichweite, b)Wahrscheinlichkeit)

Gesucht!

Nreaktion = Nprojektil Ftarget

„Flächendichte“ (Teilchen/cm2)“des Targets

Nprojektil

Was ist die „Größe“ des Photons?

h > Ebind

Ee=h –Ebind

Photoionisationswirkungs

querschnitt

Photonenenergie

13.6 eV

Wieso ist es„schwieriger“ mit höher

energetischen Photonenzu ionisieren??

Photoelectric effect: energy and momentum conservation

example:h=99eV

Ee= h- Ebinding=75eVke=5 10-24kg m/sec

kphoton= h / c = 5.3 10-26kg m/sec

nonrelativistic:photon momentum

small

ion or solid compensates

electron momentum!(Eion=Ee*me/mion)

h

e-

Photon cannot couple to afree electron, second particle needed!

Where do the momenta come from??

photon: No!

acceleration: No!

h

e-

Proof: 1) high energy cross section2) absorption edges

13.6 eV

H

He

6 * 10-18 cm2

FlächeWasserstoffatom

8 * 10-17 cm2

Abfall mit 1/E 3.5

Neon L-Schale (n=2)

Neon K-Schale (n=1)

Ort

Gewebe: Wasser

Knochen: Höheres Z -> Absorbiert besser

Transmission durch 1cm Wasser

Wann wird das Photon absorbiert?Wie lange dauert es?Was ist der Mechanismus des Prozesses?

Messgrössen Photoabsorbtion:

•Absorbtion

•Ionenezeugung

•Elektronenenergie•Elektronenwinkel

TraditionalElectron

Spectrometer

Cloud Chamber andits successorsCrystal ... BallsTPC s ....

High energy Particles!

COLTRIMS: Cloud Chamber for Atomic Physics

meV particles

Nuclear Motionmilli eV

(less than thermalmotion!)

eV Energy(No Trace!)

Electron Correlation

Electron-Nuclear Coupling

(eV)

TraditionalElectron

Spectrometer

COLTRIMS: A “Cloud Chamber” for eV Particles:

Electric field Position sensitive multi-hit electron detector

Time of flight & 2dim positions

3 dim momentum vector

Time of FlightTime of Flight

Position sensitive multi-hit

ion detector

COLTRIMS: A “Cloud Chamber” for eV Particles:

Electric field Position sensitive multi-hit electron detector

Time of flight & 2dim positions

3 dim momentum vector

Time of FlightTime of Flight

Position sensitive multi-hit

ion detector

B-field

+ time dependent field+ lenses

Localized Gas Target:

precooled supersonic gas jet

<< 10 K

Localized Gas Target:

precooled supersonic gas jet

<< 10 K

Was beobachtete man:

Elektronenenergie?

Elektronenwinkelverteilung?

h > Ebind

Ee=h –Ebindh > Ebind

Ee=h –Ebind

-Eexc

1 active electron 2 active electrons

Anregung nachn=2,3,4 ...