born oppenheimer näherung
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Born Oppenheimer Näherung. r e. Kernwellenfunktion. Elektronische Wellenfunktion R nur Parameter. Näherung: Harmonischer Oszillator. Potential Wie sieht die Wellenfunktion dazu aus?. R pp (Kernabstand). Measure the internuclear distance: Reflection Approximation. harmonic - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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: 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
Born Oppenheimer Näherung
Rpp(Kernabstand)
re
Kernwellenfunktion Elektronische Wellenfunktion
R nur Parameter
PotentialWie sieht die Wellenfunktion
dazu aus?
Näherung:Harmonischer
Oszillator
Measure the internuclear distance: Reflection Approximation
harmonic
oszillatorMorsePotential
E
CO
1.13 Å
1.08 Å
CO+(C1s)
300meV
hElektronenenergie
Molecular Innershell Photoionization – fixed in space molecules
CO
CO
h = 295 eV
e- from K-shell, 10eV Energy
molecular orientationmeasurement
Polarization
Molecular Innershell Photoionization – fixed in space molecules
h = 295 eVPhotoelectron
(10eV)
C O C O
Auger Electron250 eV
CO
CO2+++
C
OC
O2+
+
+
O C
Polarization
Interference between different classical paths (diffraction pattern)
h
He + 99eV -> He1+(1S) + e-
He + 99eV -> He1+(1S) + e-
O C
Polarization
Interference between different classical paths (diffraction pattern)
h
h = 295 eV
+L = 1
(within dipole approximation)Entangled State
of rotating Moleculeand Electron
O C
h
O C
h
O C
h
O C
h
2
1,14...1
)sin(),(
04...0
)cos(),(
),,(
ml
eelmY
lmA
ml
eelmY
lmA
eeF
Chirality in Nonmagnetic Systems?
initialstate
finalstate
Chiral many body,intial states
oriented molecules
Theoretical Prediction: Dubs, McCoy PRL 45 (1985)Pioneering Experiment:
Circular Dichroism CO on surfaceSchönhense et al
Circular Dichroism from Aligned Molecules?
9 eV K-Shell N2
Circular light measuresPHASE SHIFTS (parallel/perp)
Jahnke et al, PRL 88(2002)073002
Zwischen Atomen und Molekülen:
van der Vaals Cluster
Inter Atomic Coulombic Decay
1. Wie können Atome innere Energie abgeben?
2. Beeinflußt die Umgebung die Eigenschaften des Atoms?
Flourescence decay
Decay processes of electronically excited particles:
Auger decay
Pierre Auger 1925
Ene
rgy
1s1s
2s2p
Ene
rgy
1s1s
2s2p
Flourescence decay
Decay processes of electronically excited particles:
Auger decay
Inter Atomic Coulombic Decay (ICD) (L. Cederbaum et al. PRL 79,4778(1997)
energy transfervirtual photon
exchange
ICD electronfrom neighbor atom
Where?
van der Vaals Cluster
Hydrogen bonded systemsLiquids
Neon - Dimer
3.1 A
Binding energy Ne2 1.5 meVvan der Vaals Force
Neon - Dimer
3.1 A
1s
2s2p
Ne+
Auger decayenergetically forbiddenfrom Ne+(2s-1)- 11eV 1s
2s2p
Ne
energy transfervirtual photon
exchange
Ne+Ne+
Ne+ Ne+
single photon below Ne2+ threshold
Till Jahnke, et al. PRL 93, 163401 (2004)
Ne+ Ne+
Ne+ Ne+ Kinetic Energy Release (eV)
ele
ctro
n e
ne
rgy
(eV
)2s Photoelectron
5eV Energy of Ne 2
(2s-1 )
ICD electron
Ne+ Ne+
Santra et al.PRL 85, 4490-4493 (2000)
Ne2
Ne2(2s-1)+
Photo-electron10eV
h=59 eV
Ne+ Ne+
ICD e-
KER
Ne+ Ne+ Kinetic Energy Release (eV)
ele
ctro
n e
ne
rgy
(eV
)
Ne2
Ne2(2s-1)+
Photo-electron10eV
h=59 eV
Ne+ Ne+
ICD e-
KER
Ne+ Ne+ Kinetic Energy Release (eV)
ele
ctro
n e
ne
rgy
(eV
)ICD-e-
KER
Photo-e-Ne2+(2s-1)
Ne+ Ne+
ICD
Santra et al PRL 85,4490(2000)
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: 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
1899 J.J. Thomson1900 Elster & Gütel1900 Lenard
e-
e-e-e-
-
A
0- +
I
low intensity
high intensity
Potential
max. electron energy independent
of intensity
monochromatic light
24.6 eV+ 54.4 eV
79 eV
0
Ene
rgy
“BIG Photon” E>Ebind
24.6 eV+ 54.4 eV
79 eV
0
Ene
rgy
“Small Photon”1.5eV (800nm)
24.6 eV+ 54.4 eV
79 eV
0
Ene
rgy
53 photons@800 nm
1015 W/cm2
• Extrem nichtlineare Prozesse von Störungstheorie
• (Elektronische)Materie unter extremen Bedingungen
• Extrem kurz Zeiten “Attosekunden” “Elektronenbewegung sichbar machen”
Viele interessante Fragen:
100um
Ziel: 1015 W/cm2 ?????
Laser: 1 W, 800nm
Faktor 106Räumliche Kompression:5 cm Brenweite: 5mm -> 5 um focus
Zeitliche Kompression:1kHz, 220 fsec (10-15)
Faktor 1010
50 um
5um
Photo: S.Voss
Lichtgeschosse:
•3*3*3 m3
•30 ... 6 femto Sekunden•Lichtgeschwindigkeit•Leistungsdichte 1016W/cm2
•0.2 milli Joule•1.25 106 GeV•2*1015 Photonen (a 1.5 eV)•Elektrische Felder > 1011 V/m
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: 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. Erinnerung an Einstein
2.2.2. Woher kommen die Intensitäten 2.2.3. Eigenschaften und Größenordnungen 2.2.4. Beobachtungsgrössen RATE Sättigung 2.2.5. Physikalische Bilder: Photonen versus Feld 2.2.6. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische,
hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 2.2.7. Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 2.3. Ion-Atom Stöße 2.3.1. Elektronentransfer 2.3.2. Ionisation