Synchrotron- und Laserstrahlung: Unterschied zwischen den Versionen
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===Spektralverteilung der Strahlung=== | ===Spektralverteilung der Strahlung=== | ||
:<math>I(\lambda) | :<math>I(\lambda)\sim(\frac{\lambda_c}{\lambda})^4,\quad \lambda \gtrsim \lambda_c</math> | ||
kritische Wellenlänge | kritische Wellenlänge | ||
<math>{{\lambda }_{c}}=\frac{4\pi R}{3{{\gamma }^{3}}},\quad \gamma =\frac{E}{m{{c}^{2}}}</math> | <math>{{\lambda }_{c}}=\frac{4\pi R}{3{{\gamma }^{3}}},\quad \gamma =\frac{E}{m{{c}^{2}}}</math> |
Version vom 11. August 2011, 17:19 Uhr
Der Artikel Synchrotron- und Laserstrahlung basiert auf der Vorlesungsmitschrift von Moritz Schubotz des 17.Kapitels (Abschnitt 0) der Kern- und Strahlungsphysikvorlesung von Prof. Dr. P. Zimmermann. |
Die Abfrage enthält eine leere Bedingung.
Wichtigste experimentelle Entwicklungen der letzten 20 Jahre: Speicherringe (Hochenergiephysik) und Laser.
Synchrotronstrahlung
Spektralverteilung der Strahlung
kritische Wellenlänge
BESSY:
Vertikale Divergenz :
z.B.
Zeitstruktur:
Im Multi-bunch-Betrieb ca. 100 bunches (1 ~ 3 cm) im Ring von l = 60 m und 500 MHz HF-Sender: 100 ps-Pulse mit 2 ns-Abstand (Umlaufzeit 200 ns)
Laser
Grundgleichungen
Lasertypen:
- Gaslaser: He-Ne, Edelgasionen-Laser (CW), N2-, Excimer-Laser (gepulst)
- Festkörper: Nd:YAG-, Rubin-, Halbleiter-Laser
- Flüssigkeit: Farbstofflaser
Bestimmende Größen:
- Wellenlänge: ,
- Schärfe: ,
- Abstimmbereich: ,
- Divergenz: ,
- Leistung: L
Bei Pulsbetrieb:
- Pulsbreite: ,
- Pulsenergie: E,
- Repetitionsrate
Grundgleichungen:
Im thermodynamischen Gleichgewicht:
mit Boltzmann verwenden, nach auflösen und mit Planckschem Strahlungsgesetz vergleichen, ergibt
a) --> Besetzungsinversion notwendig
b) -> -Zunahme der störenden Spontanemission (siehe Röntgenlaserentwicklung)
Nd: YAG-Laser Blitzlicht Farbstofflaser i-??5-'-VEinmodenlaser ( L Resonator ~ ) L >. f - 6.4 - u fiT +0,7% Nd: Nd3+ 4d10 4f3 ss2 sp6 4f-Schale durch ss, sp abgeschirmt, Kristallfeldenfluß deshalb relativ gering
Verstärkerprofil z. B. Dopplerbreite, Druckverbreiterung, Stöße Exp. /' Wo b.Ao V' Dopplerbreite v = -X-~ C 30108 z. B. >. = 500 nm bzw. v = cl>' = Schubotz Hz = 5010-7 b.Ao ~ 5010-13 m = 0,5 pm Wo ~ 60108 Hz = 600 MHz
z. B. >. = 500 nm bzw. v = cl>' = Schubotz Hz = 5010-7 b.Ao ~ 5010-13 m = 0,5 pm Wo ~ 60108 Hz = 600 MHz Beispiele: HeNe Ar+ Farbstoff 1500 MHz 8000 MHz 103 GHz (starke Stoßverbreiterung) Einmodenlaser: Stufenweise Einschränkung durch verschiedene optische Filter (Lyot, Etalons) Exp. Anforderungen bei gewünschter Linienbreite dVLaser ~ 1 MHz z. B. >. = 500 nm r._v = 601014 Hz dv /v = 1 6010-9 V Laser' d. h. Resonatorst~bilität dL/L ~ 10-9 (bei L = 1 m dL ~ 1 nm) z. B. Temperaturstabilität: dL/L = aodT r.v dT ~ 10-3 K 't- Invar z. B. 10-6/K Druckabhängigkeit: statt L eigentlich ~ noL n Brechungsindex der Luft n = n(p) ~ 1,0003 ... dL/L = (n-1) dp/po = für p = Po = 1 bar 3 010-40dp/po n; dp " 3010-6 bar " 3010-3 rnbar