Direkt zum Inhalt

Lexikon der Optik: Relaxationsprozesse

Relaxationsprozesse, durch Wechselwirkung von Atomen oder Molekülen untereinander oder mit ihrer Umgebung bedingte strahlungslose Prozesse, welche die Tendenz haben, ein durch eine äußere, zeitlich begrenzte Einwirkung gestörtes makroskopisches System in seinen im allgemeinen thermodynamischen Gleichgewichtszustand zurückzubringen, nachdem das System wieder sich selbst überlassen ist. Sie bewirken daher einerseits eine Änderung der Besetzungsverhältnisse und andererseits den Zerfall einer durch ein äußeres Strahlungsfeld induzierten Polarisation (die als die Summe der in der Volumeneinheit befindlichen induzierten Dipolmomente definiert ist) nach Abschalten des Feldes.

Sowohl die Abweichungen der Besetzungszahlen von ihren Gleichgewichtswerten als auch die (den verschiedenen Übergängen entsprechenden) induzierten Polarisationen klingen exponentiell ab. Phänomenologisch sind die R. durch die entsprechenden Abklingdauern gekennzeichnet. Man nennt diese im ersten Fall Energierelaxationszeiten (bei einem Zweiniveausystem sind die beiden Energierelaxationszeiten gleich, und man verwendet dafür auch die Bezeichnung longitudinale Relaxationszeit T1), im zweiten Fall Phasenrelaxationszeiten oder transversale Relaxationszeiten. Der reziproke Wert der Phasenrelaxationszeit T2 bestimmt die homogene Linienbreite Δν des bei dem betreffenden Übergang spontan emittierten Lichtes gemäß der Beziehung Δν=(πT2)-1.

Bei optischen Untersuchungen ist die thermische Besetzung der angeregten Zuständen entsprechenden Niveaus in der Regel vernachlässigbar klein, die R. verkürzen dann zusätzlich die durch die spontane Emission bedingte mittlere Lebensdauer dieser Zustände.

R. spielen eine große Rolle vor allem bei Flüssigkeiten und festen Körpern, wo sie in starkem, häufig sogar überwiegendem Maße zu dem Zerfall von Elektronenanregungszuständen beitragen. Eine besonders starke Wirkung haben sie auf Schwingungsanregungen, die sie in außerordentlich kurzen Zeiten (im Pikosekundenbereich) abbauen. Die Anregung von Rotationszuständen wird durch die starke Wechselwirkung der Atome bzw. Moleküle mit ihrer Umgebung sogar völlig verhindert.

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren
Roland Barth, Jena
Dr. Artur Bärwolff, Berlin
Dr. Lothar Bauch, Frankfurt / Oder
Hans G. Beck, Jena
Joachim Bergner, Jena
Dr. Andreas Berke, Köln
Dr. Hermann Besen, Jena
Prof. Dr. Jürgen Beuthan, Berlin
Dr. Andreas Bode, Planegg
Prof. Dr. Joachim Bohm, Berlin
Prof. Dr. Witlof Brunner, Zeuthen
Dr. Eberhard Dietzsch, Jena
Kurt Enz, Berlin
Prof. Joachim Epperlein, Wilkau-Haßlau
Prof. Dr. Heinz Falk, Kleve
Dr. Wieland Feist, Jena
Dr. Peter Fichtner, Jena
Dr. Ficker, Karlsfeld
Dr. Peter Glas, Berlin
Dr. Hartmut Gunkel, Berlin
Dr. Reiner Güther, Berlin
Dr. Volker Guyenot, Jena
Dr. Hacker, Jena
Dipl.-Phys. Jürgen Heise, Jena
Dr. Erwin Hoffmann, Berlin (Adlershof)
Dr. Kuno Hoffmann, Berlin
Prof. Dr. Christian Hofmann, Jena
Wolfgang Högner, Tautenburg
Dipl.-Ing. Richard Hummel, Radebeul
Dr. Hans-Jürgen Jüpner, Berlin
Prof. Dr. W. Karthe, Jena
Dr. Siegfried Kessler, Jena
Dr. Horst König, Berlin
Prof. Dr. Sigurd Kusch, Berlin
Dr. Heiner Lammert, Mahlau
Dr. Albrecht Lau, Berlin
Dr. Kurt Lenz, Berlin
Dr. Christoph Ludwig, Hermsdorf (Thüringen)
Rolf Märtin, Jena
Ulrich Maxam, Rostock
Olaf Minet, Berlin
Dr. Robert Müller, Berlin
Prof. Dr. Gerhard Müller, Berlin
Günter Osten, Jena
Prof. Dr. Harry Paul, Zeuthen
Prof. Dr. Wolfgang Radloff, Berlin
Prof Dr. Karl Regensburger, Dresden
Dr. Werner Reichel, Jena
Rolf Riekher, Berlin
Dr. Horst Riesenberg, Jena
Dr. Rolf Röseler, Berlin
Günther Schmuhl, Rathenow
Dr. Günter Schulz, Berlin
Prof. Dr. Johannes Schwider, Erlangen
Dr. Reiner Spolaczyk, Hamburg
Prof. Dr. Peter Süptitz, Berlin
Dr. Johannes Tilch, Berlin (Adlershof)
Dr. Joachim Tilgner, Berlin
Dr. Joachim Träger, Berlin (Waldesruh)
Dr. Bernd Weidner, Berlin
Ernst Werner, Jena
Prof. Dr. Ludwig Wieczorek, Berlin
Wolfgang Wilhelmi, Berlin
Olaf Ziemann, Berlin


Partnerinhalte