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Lexikon der Optik: quantum beats

quantum beats (engl., "quantenhafte Schwebungen"), ein quantenmechanischer Interferenzeffekt, der sich darin äußert, daß die das Abklingen eines angeregten Zustandes infolge spontaner Emission wiedergebende Kurve eine Modulation zeigt. Dieser Effekt läßt sich dann beobachten, wenn das obere Energieniveau des Strahlungsüberganges in verschiedene Unterniveaus aufgespalten ist. Außerdem muß die Anregung kohärent sein, d.h., sie muß das atomare System in einen reinen Zustand – beschrieben durch eine Superposition der den einzelnen Unterniveaus entsprechenden quantenmechanischen Wellenfunktionen – überführen. Experimentell läßt sich dies mit der Beamfoil-Spektroskopie erreichen oder auch durch Verwendung eines kurzen, intensiven Laserimpulses (Pikosekundenlaser) zur Anregung. Registriert man wie bei der Beam-foil-Spektroskopie die Zahl der emittierten Photonen als Funktion der Zeit, die nach der Anregung verstrichen ist, so findet man im Falle zweier Unterniveaus, daß dem exponentiellen Abfall eine sinusförmige Oszillation überlagert ist. Deren Frequenz ist durch den Abstand der beiden Unterniveaus, dividiert durch das Plancksche Wirkungsquantum gegeben. Auf diese Weise lassen sich sehr kleine Niveauabstände messen.

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