Lexikon der Physik

Anregung, 1) Atomphysik: Prozeß, bei dem Atome, Moleküle oder Ionen aus einem Eigenzustand bestimmter Energie in einen Zustand höherer Energie überführt werden. Der Ausgangszustand kann der Grundzustand oder ein angeregter Zustand sein, wobei im zweiten Fall ein erster Anregungsprozeß vorangegangen sein muß. Im Bild des Bohrschen Atommodells (Atommodelle) wird dieser Vorgang dadurch erklärt, daß ein Elektron von einer kernnahen Bahn auf eine Bahn mit größerem Kernabstand angehoben wird. Die Energieaufnahme des Atoms kann auf verschiedene Arten erfolgen. Die wichtigsten sind Absorption elektromagnetischer Strahlung und Stoßanregung. Die Stoßpartner können dabei Elektronen oder schwere Ionen sein. Bei der thermischen Anregung wird die Energie durch Stöße mit anderen neutralen Atomen des Gases übertragen. Für die Besetzung der einzelnen Niveaus gilt im Falle der thermischen Anregung die Boltzmann-Verteilung.

Ist n₀ die Anzahldichte der Atome in einem bestimmten Zustand der Energie E₀, dann ist die Anzahldichte n_a der Atome in einem angeregten Zustand der Energie E_a gegeben durch:

.

Dabei sind g_a und g₀ die statistischen Gewichte der jeweiligen Zustände, d.h. die Anzahlen der entarteten Unterzustände, k_B ist die Boltzmann-Konstante und T die absolute Temperatur.

Die selektive Anregung bestimmter atomarer Energieniveaus ist besonders gut mit den Hilfsmitteln der modernen Laserspektroskopie möglich (Laseranregung). Die einfachste Möglichkeit der Anregung ist dabei die Einstufen-Anregung, bei der die Energiedifferenz der beteiligten Niveaus gerade der Energie eines Photons entspricht. Bei der Mehrstufen-Anregung werden von dem Atom oder Molelül mehrere Photonen absorbiert, deren Energien voneinander verschieden sein können, wobei die einzelnen Photonen Zwischenzustände anregen. Absorbiert das Atom oder Molekül mehrere Photonen der gleichen Energie, so spricht man von Multi-Photonen-Anregung. Dabei muß die Anregung nicht über einen resonanten Zwischenzustand gehen. Eine Übersicht dieser drei Prozesse ist in der Abb. dargestellt.

Da auch Atomkerne diskrete Energiezustände haben, gibt es auch hier Anregung. Diese kann durch Stöße mit sehr energiereichen Teilchen, Absorption von γ-Strahlung oder durch Kernreaktionen bewirkt werden.

Die Anregung von Atomen und Molekülen spielt in allen Formen der Spektroskopie eine bedeutende Rolle.

2) Schwingungslehre: das Anstoßen von Oszillationen in einem schwingungsfähigen System durch eine äußere Kraft.

[CP, SW]

Anregung

Copyright Spektrum Akademischer Verlag