Techniklexikon

Quantenschwebungsspektroskopie

Atom- und Molekülphysik, Methode der Laserspektroskopie mit kurzen Laserpulsen. Abb. 1 zeigt die experimentelle Situation. Ein Laserpuls regt kohärent die beiden Zustände |1ñ und |2ñ an, die die Energien E₁ und E₂ haben. Die Dauer des Laserpulses muss dabei kleiner als h / (E₁ - E₂) sein. Die Fluoreszenzstrahlung (Fluoreszenz) ist in diesem Fall nicht ein einfacher exponentieller Zerfall wie bei einem isolierten angeregten Zustand, sondern weist ein Schwebungssignal mit der Frequenz n = (E₁ - E₂) / h auf wie in Abb. 2 dargestellt. Klassisch kann dies als Interferenz der Fluoreszenz der Photonen aus den unterschiedlichen Zuständen angesehen werden. Quantenmechanisch lässt sich nicht unterscheiden, ob ein Photon aus Zustand |1ñ oder |2ñ emittiert wurde. Die Gesamtwahrscheinlichkeit für die Emission eines Photons ist das Quadrat der Summe der Einzelamplituden, was zu quantenmechanischer Interferenz führt.

Quantenschwebungsspektroskopie 1: Experimentelle Situation.

Quantenschwebungsspektroskopie 2: Intensitätsschwebungen mit Periode DT = h / DE in der Fluoreszenz zweier benachbarter Niveaus.