Optische Absorption – was sind die üblichen Bereiche und Mechanismen?

Nehmen wir also an, Sie führen Reflexions-/Transmissionsspektroskopie eines Materials durch. Es ist klar, dass es in einem gewissen Bereich absorbiert.

Was wäre Ihr erster Schritt, um die Quelle der Absorption zu identifizieren? Die beiden wichtigsten Hinweise, die ich mir ansehen würde, wären

  1. Der Bereich, in dem es auftritt (wenn Ihr einfallendes Licht im Röntgenbereich liegt, ist es beispielsweise eindeutig keine Phononenabsorption)
  2. Die Form der Absorption (ist es ein Peak? Oder eine Absorptions-„Kante“, an der sie unterhalb einer bestimmten Energie nicht absorbiert und beispielsweise alles darüber absorbiert)

Aber ich würde gerne wissen, ob es auch andere Möglichkeiten gibt.

Kennt außerdem jemand eine „Karte“ der Bereiche, in denen Sie normalerweise verschiedene Arten von Absorption finden? Ich habe einmal einen auf Wikipedia gesehen, aber es gab nur drei Arten, und jetzt kann ich ihn natürlich nicht finden. Ein paar Arten von Absorption, die mir spontan einfallen, sind zum Beispiel:

  • Interband-Elektronenübergänge
  • Intersubband-Elektronenübergänge
  • Verunreinigungen
  • Phononen
  • Vibrationsmodi
  • Atomare Übergänge

Ich verstehe, dass viele davon materialabhängig sind, aber oft führt der gleiche Mechanismus in verschiedenen Materialien zu einer Absorption in der gleichen Größenordnung. In welchen Bereichen würde man diese (und andere) Absorptionsmechanismen typischerweise sehen?

Danke schön!

Antworten (2)

Dies ist eine wirklich weit gefasste Frage. Es gibt so viele verschiedene spektroskopische Techniken. Ich versuche einen groben Überblick zu geben.

Rotationsspektroskopie

Rotationszustände von Molekülen werden quantisiert. Übergänge zwischen Rotationszuständen liegen im Allgemeinen im Mikrowellenbereich.

Schwingungsspektroskopie

Schwingungszustände von Molekülen werden quantisiert. Übergänge zwischen Schwingungszuständen liegen im Allgemeinen im Infrarotbereich.

Spektroskopie elektronischer Übergänge

Elektronische Zustände von Atomen und Molekülen werden quantisiert. Übergänge können sich über einen weiten Bereich des Spektrums erstrecken. Elektronenübergänge der inneren Schale würden im Röntgenbereich liegen. Valenzelektronenübergänge liegen im UV-, sichtbaren und IR-Bereich.

Kernspektroskopie

Übergänge zwischen Kernzuständen liegen im Gammastrahlenbereich.

Kernmagnetische Resonanz (NMR)-Spektroskopie

Übergänge zwischen Spinzuständen von Kernen in einem Magnetfeld. NMR liegt normalerweise im Bereich von 30 MHz bis 1 GHz, hängt jedoch vom verwendeten Magnetfeld ab.

Elektronenspinresonanz (ESR)

Übergänge zwischen Spinzuständen von Elektronen in einem Magnetfeld.
Normalerweise im GHz-Bereich, wiederum abhängig vom verwendeten Magnetfeld.

Ein sehr einfaches Diagramm, das unten gezeigt wird, stammt aus dem Wikipedia-Artikel über Permittivität . "Elektronisch" umfasst Pegel-/Bandübergänge, atomar repräsentiert solche Phänomene wie Vibrationen (wie gezeigt) und Rotationen (so funktionieren Mikrowellenöfen).

Einfaches Spektrum

Hier ist ein komplizierteres Spektrum für Halbleiter/Festkörpermaterial, das hier entnommen wurde .

Festkörperspektrum

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