Dr. O. Hoffmann: Direkte Beobachtung von Stoßpaaren

Optischer Stoß: Animation

Optischer Stoß

Ein optischer Stoß des Stoßpaares Na+Ne im Schwerpunktsystem. Es wird ein klassisches Modell mit einer Trajektorie (Bahnkurve) für den Abstandsvektor der beiden Atome voneinander verwendet.
Der Stoß läßt sich nun so beschreiben, daß das Neon-Atom an einem Punkt festgehalten wird und das Natrium-Atom im Grundzustand von links einläuft (Pfeil).
Mit einem Laser, der senkrecht zur Zeichenebene eingestrahlt wird, wird Licht angeboten, welches weder für Natrium noch für Neon alleine resonant ist, jedoch in der Nähe des Überganges des Natriums vom Grundzustand in den ersten angeregten Zustand liegt.
Bei kleinen Abständen des Natriums zum Neon ändert sich durch die Wechselwirkung der Atome untereinander die Resonanzenergie des Stoßpaares. Bei einem bestimmten Abstand der Atome ist die Resonanzbedingung erfüllt. Dieser Abstand wird Condonradius genannt. Der Schnittpunkt der Trajektorie mit dem Kreis mit dem Condonradius als Radius ergibt den Ort der möglichen Anregung. Das Natrium kann also während des Stoßes angeregt werden.
Im Gegensatz zum kugelsymmetrischen Grundzustand hat der angeregte Zustand eine andere Form, welche ausgerichtet ist. Ausrichtung und Form können direkt gemessen werden (Beim SVG das Logo unten links, beim GIF die Meßpunkte, für Standbild Animation anklicken).
Im dargestellten Beispiel steht der angeregte Zustand in Richtung der Kernverbindungsachse - Ausrichtung und Kernverbindungsachse für den Moment der Anregung sind direkt aus den Meßpunkten zu entnehmen.
Nach der Anregung läuft das Natrium-Atom in Pfeil-Richtung nach rechts aus. Die Ausrichtung des angeregten Zustandes dreht sich bei kleinen Abständen noch weiter mit in Richtung der Kernverbindungsachse, bleibt dann aber stehen.
Die Zeitentwicklung des Zustandes nach der Anregung führt außerdem zu einer Veränderung seiner Form.

Der dargestellte Kasten hat eine Kantenlänge von 20 Bohrschen Radien oder etwas mehr als 10-9 m. Die Relativgeschwindigkeit der beiden Atome ist etwa 1200 m/s. Der Bereich wird also etwa in einer Pikosekunde durchquert (10-12 s).