Emission und Absorption von Licht

In diesem Kapitel werden die Grundlagen der Emission, Absorption und Dispersion von Licht zusammenfassend behandelt, soweit sie für die Laserspektroskopie von Bedeutung sind. Der Ausdruck „Licht“ wird dabei als Kurzbezeichnung für elektromagnetische Wellen aller Spektralbereiche verwendet. Ebenso soll die Bezeichnung „Molekül“ auch Atome einschließen. Um den Zusammenhang und die Unterschiede zwischen spontaner und induzierter Emission deutlich zu machen, werden zu Anfang das thermische Strahlungsfeld und die Moden eines Hohlraumes behandelt. Auf den hier eingeführten Begriffen aufbauend, können dann die Einstein-Koeffizienten, Oszillatorenstärken und Übergangswahrscheinlichkeiten definiert und ihre gegenseitigen Relationen gezeigt werden.

Man kann sich in der Optik eine ganze Reihe von Phänomenen mithilfe klassischer Modelle verdeutlichen, die auf Vorstellungen und Begriffen der klassischen Elektrodynamik basieren. Diese Modelle sollen hier ihrer Anschaulichkeit wegen ab und zu verwendet werden. Ihre Übertragung auf quantenmechanische Formulierungen ist in den meisten Fällen relativ leicht möglich und wird an den entsprechenden Stellen kurz angedeutet. Ausführlichere und zum Teil auch weitergehende Darstellungen des in diesem Kapitel behandelten Stoffes findet man in der Literatur [2.1–2.10].