Techniklexikon

Überlagerungsspektroskopie

Atom-
und Molekülphysik, Methode der Laserspektroskopie zur präzisen Messung der
Differenz der Frequenzen zweier Übergänge in Atomen oder Molekülen. Die
prinzipielle Anordnung ist in der Abb. dargestellt: Zwei Laser werden
unabhängig voneinander auf verschiedene Übergänge eines Atoms oder Moleküls
stabilisiert und auf einer Photodiode oder einem anderen schnellen
Lichtdetektor überlagert. Die von dem Detektor detektierte Intensität beträgt:

"Times New Roman"\'> src="../../images/t1717_ueberlagerungsspektroskopie.gif" v:shapes="_x0000_i1741" alt="Überlagerungsspektroskopie">

( line-height:119%\'>e _119%\'>0: Dielektrizitätskonstante, c:
Lichtgeschwindigkeit, E _{style=\'font-size:8.0pt;line-height:119%\'>1}, E _{style=\'font-size:8.0pt;line-height:119%\'>2}: Amplituden des
elektrischen Feldes der beiden Laserstrahlen, style=\'font-size:12.0pt;line-height:119%\'>w _{style=\'font-size:8.0pt;line-height:119%\'>1}, style=\'font-size:12.0pt;line-height:119%\'>w _{style=\'font-size:8.0pt;line-height:119%\'>2}: deren Frequenzen).
Mittelt man diesen Ausdruck für Zeitkonstanten, denen ein Lichtdetektor folgen
kann, so erhält man:

"Times New Roman"\'> src="../../images/t1718_ueberlagerungsspektroskopie.gif" v:shapes="_x0000_i1742" alt="Überlagerungsspektroskopie">

Dabei ist der erste Summand in der eckigen Klammer ein
konstanter Offset des detektierten Signals. Der zweite Summand ist ein mit der
Differenzfrequenz der beiden Laser oszillierender Term. Liegt er im Bereich von
bis zu wenigen GHz, so ist er in der Regel mit Photodioden messbar. Haben die
beiden Übergänge ein gemeinsames Niveau, so gibt die gemessene Frequenz direkt
Aufschluss über die Energiedifferenz der anderen beteiligten Niveaus.

src="../../images/t1719_ueberlagerungsspektroskopie.gif" v:shapes="_x0000_i1743" alt="Überlagerungsspektroskopie">

Überlagerungsspektroskopie: Prinzipielle Anordnung (EN:
atomare bzw. molekulare Energieniveaus).