F1: LIF-Spektroskopie von Iodmolekülen

Darstellung des LIF-Experiments

Schema der laserinduzierten Fluoreszenz von Iod bei Einstrahlung von 514,5 nm

Im linken Teil der Abbildung ist die Anregung des Iods dargestellt. Die Länge des Pfeils, der nach oben zeigt, ist gleich der Wellenzahl $\nu$ _L des Lasers. $\nu$ _L entspricht der Differenz zwischen ${\em v}$ ''=0 im elektronischen Grundzustand und ${\em v}$ '=43 im elektronisch angeregten Zustand. Die Energie des Anfangszustands ist hc^.G''( ${\em v}$ ''=0) und so klein, daß sie hier nicht dargestellt werden kann. Die Energie des Endzustands beträgt hc^.[T_e + G'( ${\em v}$ '=43)] (beide Anteile sind mit gestrichelten Doppelpfeilen dargestellt). Da das Laserlicht monochromatisch ist, werden praktisch keine weiteren Zustände als ${\em v}$ '=43 angeregt.

Da es hier häufig zu Irrtümern kommt: die Erklärung, warum ausgerechnet ${\em v}$ '=43 angeregt wird, hat nichts mit dem Franck-Condon-Prinzip zu tun (z. B. ein besonders großer Franck-Condon-Faktor o. ä.), sondern damit, daß hier mit monochromatischem Licht eingestrahlt wird, das zufällig dieselbe Energie hat wie die Differenz zwischen X, ${\em v}$ ''=0 und B, ${\em v}$ '=43 (Resonanzbedingung).

Das angeregte Iodmolekül geht in verschiedene Vibrationsniveaus des elektronischen Grundzustands über und fluoresziert dabei (rechter Teil der Abbildung). Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind weder alle Vibrationsniveaus ${\em v}$ '' noch alle möglichen Übergänge dargestellt.
Die bei den Übergängen emittierte Strahlung hat unterschiedliche Wellenzahlen (z. B. $\nu$ ₀ > $\nu$ ₄₀ > $\nu$ ₈₀).

(Anmerkung: die Positionen der Pfeile auf der R-Achse wurden willkürlich für eine übersichtliche Darstellung gewählt.)

Fragen:

	Ein Dauerstrich-Laser liefert kontinuierlich Photonen, so daß in diesem Experiment Anregung und Fluoreszenz gleichzeitig stattfinden. Die Intensität der Fluoreszenz ist daher zeitlich konstant. Welchen Verlauf würde die Intensität haben, wenn I₂(B, ${\em v}$ '=43) durch einen sehr kurzen Laserpuls angeregt würde und es anschließend nur noch Fluoreszenz gäbe?
	Was könnte man in einem Experiment mit einem gepulsten Laser messen/bestimmen?

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