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06327


Physik Wintersemester 2003/2004
06327 Einführung in die Plasmaspektroskopie (A) [WPV]
   
Dozent Behringer
Dauer 2 SWS
Studiensemester 5
Schein Nein
Termin Do, 14:15-15:45, 2004/HZ
Inhalt In dieser Vorlesung werden zunächst die gebräuchlichsten Wellenlängen- und Frequenzeinheiten sowie ihr Zusammenhang mit den atomaren Energieniveaus besprochen. Anschließend folgt ein größerer Abschnitt über den Begriff: "Strahldichte", der die Intensität charakterisiert. Dazu gehören die Definition der Strahldichte und ihr Verhalten bei Abbildung. Es folgt ein Einschub über die Größen der Lichttechnik mit der Definition der Lichtausbeute der verschiedenen Lampentypen. In der Spektroskopie braucht man wellenlängenabhängige Größen, was zu dem Begriff der spektralen Strahldichte führt. Für die Plasmaspektroskopie müssen dann noch Volumengrößen eingeführt und die Strahlungstransportgleichung besprochen werden.

Die Vorlesung befasst sich dann mit den experimentellen Grundlagen der spektralen Strahlungsmessungen. Es werden Gitter- und Prismenspektrographen besprochen und ihre Dispersion und Auflösung berechnet, einige Arten von spektralen Filtern werden ebenfalls diskutiert. Zu den Messapparaturen gehören auch die verschiedenen Arten von Strahlungsdetektoren einschließlich der modernen Vielkanalkameras, die das anschließende Thema bilden. Das Kapitel wird abgerundet durch die Beschreibung von Normalen für die Wellenlängen- und Strahldichtekalibrierung sowie der Abelschen Integralgleichung für ausgedehnte Strahlungsquellen.

Schließlich geht es noch um die atomphysikalischen Grundlagen der Spektren von Atomen, Ionen und Molekülen. Dazu sind die Nomenklatur der Terme und die Auswahlregeln erforderlich. Außerdem werden Gleichgewichtsrelationen behandelt für die kinetische Geschwindigkeit der Teilchen, für die die Besetzung angeregter Niveaus sowie für die Ionisation und Dissoziation der Plasmen. Die Gleichgewichtszusammensetzung thermischer Plasmen und ihre verschiedenen Strahlungsanteile werden berechnet. Die Vorlesung endet mit einer Diskussion der Linienverbreiterung durch die Plasmaeffekte und daraus resultierende Möglichkeiten zur Plasmadiagnostik. Nichtgleichgewichtsplasmen, wie z.B. Fusionsplasmen, werden in der Vorlesung im SS behandelt.

Vorkenntnisse In begrenztem Umfang.

  • Optik
  • Atomphysik
Literatur
  • W. Finkelnburg: Einführung in die Atomphysik, Springer, 1976 (Neuauflage)
  • G. Herzberg: Molecular Spectra and Molecular Structure, 1989, I. Spectra of Diatomic Molecules, Robert E. Krieger (Malabar, Florida)
  • A.P. Thorne: Spectrophysics, 1988 (Chapman and Hall).