Hallo!
Nein, das ist Absorption und Emission.
Ist Reflexion etwas anderes? Nein, anders gefragt: Was genau
ist denn eine Spiegelung?
Ich dachte, Du hättest da einen Unterschied gemacht. „Spiegelung“ ist ein makroskopisches Phänomen, das sich nur an ausgedehnten Körpern mit vielen Photonen beobachten lässt. Bei unseren Überlegungen sprachen wir jedoch immer um ein individuelles Photon und ein Atom. Da kann man schwerlich von „Reflexion“ und noch weniger von „Spiegelung“ reden.
Tatsächlich geht dabei
keine Energie verloren, solange die Photonen von einzelnen
Atomen absorbiert wird. werden. - (was tippe ich hier eigentlich für einen Müll zusammen?)
Die Absorption ist nicht verlustbehaftet. Es wird die gesamte
Energie absorbiert. Allerdings steht danach idR nicht die
Gesamte Energie wieder zur Emission zur Verfügung, weil ein
Teil der Absorptionsenergie doch auch in Wärme gewandelt wird
Das ist falsch. Eine „Erwärmung“ eines einzelnen Atoms gibt es nicht. Das Atom kann höchstens kinetische Energie gewinnen oder verlieren. Wenn das Atom vorher in Ruhe war, wird es durch die Absorption natürlich beschleunigt. Das ist aber sehr unwahrscheinlich. Wenn es sich bewegte, dann wird es (je nach Bewegungsrichtung) abgebremst oder beschleunigt. Im Mittel nimmt dann das Atom keine Energie auf. Das Gleiche gilt übrigens für die Emission.
Etwas anders sieht es aus, wenn das Gas unter einem großen Druck steht. Dann ist die wahrscheinlichkeit groß, dass ein angeregtes Atom auf ein anderes Gasatom trifft, bevor es das Photon emittieren konnte. Bei einem solchen Ereignis kann sich die Anregungsenergie quasi entladen, ohne Strahlung abzugeben. (Das lässt sich auch streng über den Impulserhaltungssatz herleiten, aber ich denke, das würde hier zu weit gehen).
Dies führt jedoch im Mittel nicht zu einem
Energieverlust, sondern zu einer Vergrößerung der Linienbreite
(Dopplerverbreiterung).
Hm, das verstehe ich jetzt wieder nicht ganz. Was bedeutet:
„Vergrößerung der Linienbreite“? Was passiert mit der
Wellenlänge des (emittierten) Lichts?
Das Emissionsspektrum eines elektronischen Übergangs bei 0 K sieht wie eine äußerst schmale Gauß-Glocken-Kurve aus. Nach dem Bohrschen Atommodell sollte es eine einzige Linie sein (eine Delta-Funktion, falls Dir das etwas sagt), da macht uns aber Heisenberg einen Strich durch die Rechnung. Die mittlere Halbwertsbreite wird in diesem Fall auch „natürliche Linienbreite“ genannt. Sie ist durch die Unbestimmtheitsrelation gegeben und hängt im wesentlichen von der Lebensdauer des angeregten Zustands ab (Je länger die Lebensdauer desto schärfer die Linie).
Durch die ungeordnete Teilchenbewegung bekommen die Photonen manchmal ein bisschen mehr Energie, manchmal ein bisschen weniger, je nachdem ob sie in Bewegungsrichtung oder entegen der Bewegungsrichtung abgestrahlt werden. Das ist Dir als Dopplereffekt bestimmt bekannt. Da die Geschwindigkeitsvektoren in einem Gas eine Maxwell-Verteilung aufweisen ist die Linie bei höherer Temperatur viel breiter als durch die natürliche Linienbreite. Das nennt man Dopplerverbreiterung.
Schließlich kommt es in dichten Gasen (vgl. oben) zu Stoßereignissen, die ebenfalls zu einer Verbreiterung der Linien führt. (Stoß- oder Druckverbreiterung)
Die Lage der Linie ändert sich jedoch nicht, weil sich das Gas im Gleichgewicht mit den Photonen befindet.
Was Du beschreibst erinnert in Teilen auch an den Compton-Effekt. Der spielt aber bei sichtbarem Licht (große Wellenlänge) und Atomen (große Masse) keine nennenswerte Rolle. Den kann man nur bei Röntgen- oder Gammastrahlen (kleine Wellenlänge) und freien Elektronen (kleine Masse9 beobachten.
Michael
