Wechselwirkung von EM-Strahlung mit Materie

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Resonanz

Verglichen mit einzelnen Atomen verfügen Moleküle oder ganze Gegenstände über sehr viele Möglichkeiten Energie zu speichern. So können benachbarte Atome gegenseitige Schwingungen aufbauen. Es können auch ganze Moleküle in Bezug zueinander schwingen oder der gesamte Gegenstand, z.B. ein Glas, kann in einen bestimmten Schwingungszustand versetzt werden. Alle diese Schwingungszustände sind gleichzeitig Energiespeicher. Moleküle können zusätzlich Rotationen durchführen, wodurch ebenfalls Energie gespeichert werden kann.

Wenn ein derartiger Schwingungs-, Rotations-, oder anderer Energiezustand mittels elektromagnetischer Strahlung angeregt wird, spricht man generell von einem Quantensprung, der durch Resonanz ausgelöst wurde. In einem solchen Fall liefert das auftreffende Strahlungsquant gerade die passende Energie, um den energiereichen Zustand erreichen zu können. Ebenfalls spricht man von einem Quantensprung, wenn das System von einem höheren in einen niedrigeren Zustand (unter Aussendung elektromagnetischer Strahlung) übergeht.

Unter Resonanz versteht man das Mitschwingen eines Körpers in der Schwingung, die von einem anderen Körper ausgeht.
Dabei ändern sich zwei oder mehr sich periodisch verhaltende Vorgänge im gleichen Rhythmus und tauschen Energie aus.

Ein Beispiel für Resonanz außerhalb des Bereichs der elektromagnetischen Strahlung ist die Bewegung einer Schaukel, die von einer Person angestoßen wird, sodass eine immer stärkere Schaukelbewegung entsteht. Resonieren bedeutet "Mitschwingen". Das optimale Mitschwingen wird beim Schaukeln von der anstoßenden Person verursacht, sofern sie darauf achtet, dass die Schaukel nur in den Zeitabschnitten angestoßen wird, in denen die bereits vorhandene Eigenschwingung der Schaukel verstärkt wird.

Resonante Absorption von elektromagnetischer Strahlung findet zum Beispiel bei der Anregung von Atomen und Molekülen durch elektromagnetische Strahlung statt. Man spricht von resonanter Absorption, da die Energie des Photons (und damit auch die Frequenz) bei der Anregung eines Atoms genau der notwendigen Energiemenge
entsprechen muss, um ein Elektron von einem Energiezustand in den nächsten zu befördern.


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Referenzen

Bücher

[Kiontke 2006] Kiontke, S.K.
Physik biologischer Systeme
Eigenverlag München, 2006