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By Wolfgang Demtröder
Die Laser-Spektroskopie gewinnt immer größere Bedeutung bei der Untersuchung von Atomen und Molekülen. W. Demtröder stellt jetzt die Neuauflage seines Lehrbuchs vor, das die Brücke schlägt zwischen den klassischen Werken über Optik und Spektroskopie und den modernen Beiträgen zur Laser Laserspektroskopie. Er erläutert die verschiedenen Techniken, die instrumentelle Ausrüstung und die Bedeutung der Laserspektroskopie für ein detailliertes Verständnis der Struktur und Dynamik von Atomen und Molekülen und illustriert sie anhand konkreter Beispiele. Ein ausführliches Literaturverzeichnis weist den Weg zur Originalliteratur. Nachdem die dritte überarbeitete Auflage in relativ kurzer Zeit vergriffen conflict, sind in der hier vorliegenden four. Auflage einige neuere Entwicklungen insbesondere im Bereich der Anwendungen aufgezeigt, Fehler korrigiert, neuere Literaturzitate aufgenommen und das Sachverzeichnis erweitert worden.
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2 Klassisches Modell Die Bewegungsgleichung für die erzwungene Schwingung des gedämpften Oszillators mit der Ladung q unter dem Einfluß des elektrischen Feldes Eoexp(iwt) der elektromagnetischen Welle lautet mit E o = {Eo'O,O} in komplexer Schreibweise mx + b:k + Dx = qEoe iwt . 39) Pe) Hat man N Oszillatoren pro Volumeneinheit, so ist die durch die Lichtwelle induzierte makroskopische Polarisation P (= Summe der Dipolmomente p pro Volumeneinheit) P = Nqx. 41) Die relative Dielektrizitätskonstante E hängt mit dem Brechungsindex n über die Beziehung n = V7.
7) schreiben: I(w) = log(w) . 11) Man beachte, daß in der Literatur g(w) manchmal so normiert wird, daß g(wO) = 1 wird. 11) die Intensität I(wO) in der Linienmitte. 15) Man kann aus dieser Gleichung ableiten, daß die emittierte Intensität I(t) cx: (dW/dt) nach der Zeit T = 1I-y auf 1Ie des Anfangswertes 1(0) abgeklungen ist. 7 hatten wir gesehen, daß die mittlere Lebensdauer eines Atomzustandes Ei durch Ti = 11 Ai mit dem Einstein-Koeffizienten Ai verknüpft ist. Ersetzen wir also die klassische Dämpfungskonstante -y durch die spontane Übergangswahrscheinlichkeit Ai' so können die klassisch abgeleiteten Formeln direkt übernommen werden, wenn der Übergang zwischen einem angeregten Zustand Ei und dem Grundzustand des Atoms erfolgt.
S2 entsprechend statistisch schwanken. h. die Phasendifferenz 114> konstant bleibt. Die beiden Spalten bilden dann zwei kohärente Lichtquellen, die in der Beobachtungsebene B eine Interferenz-Struktur erzeugen. Für Licht aus der Mitte 0 der Quelle trifft dies zu, da die Wege OSI und OS2 gleich groß sind und deshalb Phasenschwankungen in 0 gleichzeitig in SI und S2 eintreffen. Für alle anderen Punkte Q treten jedoch Wegdifferenzen I1s = QSI-QS2 auf, die für die Randpunkte Ri am größten werden. 15b, daß für b « R gilt: I1s R = RIS2-RISI = 2(RS2-0S2) = bsin(O/2).