Wodurch entsteht die Extinktion in einer Lösung?
Also, warum wird eine bestimmte (Licht-) Frequenz absorbiert?
Sind das Resonanzerscheinungen?
2 Antworten
Ich nehme an, Du fragst nach dem Mechanismus, der die Absorption ermöglicht.
Wenn Licht verschluckt wird, dann wird Energie aus dem Lichtfeld auf die Moleküle der Substanz übertragen (die Moleküle werden angeregt). In der klassischen Mechanik tritt genau das bei Resonanzphänomenen auf (mit jedem Schritt der Soldaten wird ein bißchen mehr Energie von den Soldatenstiefeln zur Brücke übertragen, und die Brücke schwingt immer kräftiger, bis sie einstürzt). In diesem Sinn kann man durchaus sagen, das bei der Absorption so etwas wie eine Resonanz vorliegt.
Weil es sich aber um Moleküle handelt, ist nicht mehr die klassische Physik, sondern die Quantenphysik zuständig. Das ändert einiges an den Details, weil wir es mit diskreten Zuständen und Wellenfunktionen zu tun haben. Aber in beiden Fällen kommt heraus, daß die Absorption am stärksten ist, wenn die anregende Frequenz in der Nähe einer „charakteristischen Frequenz“ das anzuregenden Systems liegt. Die Veranschaulichung ist allerdings verschieden:
- In der klassischen Mechanik sagt man, daß die Frequenz der Anregung zu einer Eigenfrequenz des anzuregenden Objekts passen muß; die Eigenfrequenz ergibt sich aus komplizierter Rechnung, in die Form und Materialkonstanten exzessiv eingehen.
- In der Quantenmechanik ist das so nicht formulierbar, weil gebundene Zustände stationär sind und keine Zeitabhängigkeit zeigen. Stattdessen sagt man, daß die Energie der Anregung zum Energieschema des anzuregenden Systems passen muß (im einfachsten Fall entspricht die Anregungsenergie der energetischen Differenz zwischen Grundzustand und erstem angeregten Zustand). Das Energieschema eines Moleküls berechnet man durch sehr komplizierte quantenmechanische Rechnungen, in denen alle möglichen Wechselwirkungen, vor allem die zwischen den Elektronen, möglichst genau berechnet werden.
Im Endeffekt ist der Unterschied zwischen beiden Beschreibungen gar nicht so groß, wie es auf den ersten Blick scheint (wegen der Zeitabhängigkeit der komplexen Phase einer Wellenfunktion), aber für heute will ich es dabei belassen.
Extinktion in einer Lösung tritt auf, wenn Licht durch die Lösung hindurchgeht und dabei von gelösten Molekülen oder Partikeln absorbiert wird.
Deshlab: Extinktion = Absorption
Und du weißt: E = εdc