Techniklexikon

Doppler-Verschiebung

Atom- und Molekülphysik, Verschiebung der Frequenz der von bewegten Atomen und Molekülen emittierten oder absorbierten Spektrallinien.

Bewegt sich ein angeregtes Atom während der Emission eines Photons mit der Geschwindigkeit  v , so ist die Emissionsfrequenz w_e gegenüber der Frequenz w₀ eines ruhenden Atoms wegen des Doppler-Effekts verschoben:

,

wobei  der Wellenvektor des Photons ist. Entscheidend für die Verschiebung ist dabei die Projektion des Wellenvektors auf die Flugrichtung des Atoms. Emittiert es in oder entgegen der Flugrichtung, so ist die Doppler-Verschiebung am grössten, senkrecht zur Flugrichtung dagegen ist sie null. Die Lichtfrequenz ist zu grösseren Frequenzen verschoben (Blau-Verschiebung), wenn das Atom in Flugrichtung emittiert, während sich die Frequenz bei Emission entgegen der Flugrichtung zu kleineren Werten verschiebt. Analog zu der obigen Gleichung gilt für die Frequenz einer Absorptionslinie eines relativ zum Lichtfeld bewegten Atoms: , wenn w_L bzw. k die Frequenz bzw. der Wellenvektor des Lichtfeldes ist.

Doppler-Verschiebung: a) verschobene Frequenz w_e bei einer monochromatischen Emmisionslinie; b) die Frequenz w_L eines Lichtfeldes kann absorbiert werden, wenn w_L = w₀ + k ×  v (w₀: Resonanzfrequenz).