Strahlungsarten

Strahlung zur Beugung mit Auflösung atomarer Abstände und ihre Wechselwirkung mit Materie

Inhalt

• Elektromagnetische- und Teilchenstrahlung• Sender für elektromagnetische Strahlung und

ihre Frequenzbereiche• Physikalische Grundlage des weiten Spektrums

Das elektromagnetische Spektrum

• Juhu

1,24 eV 1,24 MeV1,24 μeV1,24 peV

14400 K14,4 K

Gitterschwingungen

In metallischen Leitern: Anregung von Leitungselektronen

InnereElektronen

m Wellenlänge

s

1

1

TFrequenz

s

m cLichtgeschwindigkeit

„Hertz“

m

2,5GHz Mikro-

wellenherd

50 Hz(Netz) Kosmische

Sekundär-Strahlung

50 kV Röntgen-strahlung

380 nmViolett

7,9 1014Hz780 nm

rot3,8 1014Hz

9 GHzCs Uhr

77,5 kHzDCF 77

Ladungen Feldstärken

Elektromagnetische Feldstärken

Elektrisches Feld

Magnetisches Feld

Statisch

Dynamisch

Coulomb-Gesetz

Faraday: Indukt. E-Feld

Strom

Elektrisches Feld

Maxwell: Indukt. B-Feld

Elektromagnetische Felder breiten sich bei Ihrer Entstehung mit Lichtgeschwindigkeit in den „Kosmos“ aus

Am

p.

Du

rchfl.

Ga

uß

s. G

esetz

Uc=UL

Kondensator und Spule in Reihe

1

0

-1

m

Handy etc.

Frequenzbereiche der Oszillatoren: Technische Schwingkreise

m

380 nmViolett

7,9 1014Hz780 nm

rot3,8 1014Hz

Technische Schwingkreise

Molekül-schwingungen

Valenz Elektronen

Innere Orbitale

Frequenzbereiche der Oszillatoren: Infrarotstrahlung

Kern-reaktionen

Molekülschwingungen, Beispiel CO2, erste Streckschwingung, symmetrisch

z

x

Schwingungen der Bausteine eines Festkörpers

Beispiel für eine Eigenschwingung in einem kristallinen Festkörper

m

380 nmViolett

7,9 1014Hz780 nm

rot3,8 1014Hz

Technische Schwingkreise

Molekül-schwingungen

Valenz Elektronen

Innere Orbitale

Frequenzbereiche der Oszillatoren: Sichtbares Licht

Kern-reaktionen

Strahlungsemission bei Änderung der Elektronenbahnen im Atom

Angeregter Zustand, Lebensdauer ca. 10-8 s

Anregung

Emission

m

380 nmViolett

7,9 1014Hz780 nm

rot3,8 1014Hz

Technische Schwingkreise

Molekül-schwingungen

Valenz Elektronen

Innere Orbitale

Frequenzbereiche der Oszillatoren: Röntgenstrahlung

Kern-reaktionen

m

380 nmViolett

7,9 1014Hz780 nm

rot3,8 1014Hz

Technische Schwingkreise

Molekül-schwingungen

Valenz Elektronen

Innere Orbitale

Frequenzbereiche: Gamma-Strahlung

Kern-reaktionen

Zusammenfassung

Quellen elektromagnetischer Strahlung:• Elektrische Schwingkreise, beschleunigte Ladungen

– Technischer Wechselstrom bis Mikrowelle

• Molekülschwingungen, Schwingungen von Atomen in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern– Infrarotstrahlung

Gemeinsame Grundlage: Maxwellsche Gleichungen (Induktion, Ausbreitung der Feldstärken)

• Elektromagnetische Strahlung bei elektronischen Übergängen– Äußere Schalen: IR-, sichtbares Licht, UV-Strahlung– Innere Schalen: Röntgenstrahlung

• Elektromagnetische Strahlung bei Kernreaktionen– Gamma Strahlung

finis

Elektrisches Feld

Magnetisches Feld

Feldstärken

Statisch

Dynamisch

Coulomb-Gesetz

Ladungen

Ga

uß

s. G

esetz

Faraday: Indukt. E-Feld

Am

p.

Du

rchfl.

Strom

Elektrisches Feld

Maxwell: Indukt. B-Feld