Kontinuierliches spektrum von festkörpern?
Wie kommt das kontinuierlichen spektrum in dem heiße festkörper strahlen zustande, wieso ist die energie der photonen nicht gequantelt?
Beziehungsweise wie kommt es dazu dass die energieniveaus der elektronen im festkörper nicht entartet sind und verschiedene werte, die alle sehr nahe beisammenliegen und somit kontinuierlich erscheinen, annehmen?
2 Antworten
Ich denke, hier werden verschiedene Dinge vermischt. Das Spektrum von "heissen Körpern" - gemeint ist wohl die Wärmestrahlung eines Körpers, ist in der Tat kontinuierlich. Was natürlich nicht heisst, dass die Strahlung nicht in Photonen abgestrahlt wird, nur können die Photonen alle möglichen Energien annehmen.
Bei den Energiezuständen von Elektronen in einem Festkörper geht es um etwas anderes. Wenn wir der Einfachheit von einem Einkristall ausgehen, so befinden sich die Elektronen in einem gitterperiodischen Potential der Gitterionen. Als Folge davon nehmen Elektronen sg. "Blochwellen" als Wellenfunktionen an, vgl. auch Bloch-Theorem.
Eine weitere Folge des gitterperiodischen Potentials ist, dass sich Energielücken ausbilden, also "verbotene" Energiebereiche, in denen es keine erlaubten Elektronenzustände gibt. Die Energielücken trennen verschiedene Energiebänder. Bei N Atomen im Kristall hat jedes Energiband N erlaubte Energieniveaus, die mit jeweils 2 Elektronen bestückt werden können. Aufgrund der hohen Zahl der Elektronen liegen diese Energiezustände innerhalb der Energiebänder sehr nahe zusammen, die Energien sind quasi-kontinuierlich.
Dieses einfache Modell gilt nur in einem Einkristall, in einem realen Festkörper sind die Verhältnisse meistens sehr viel komplizierter. Entscheidend aber ist, dass durch das Potential der Gitterionen die kontinuierlichen Zustände, die in einem freien Elektronengas möglich sind, zu diskreten, aber sehr nahe beieinanderliegenden Zuständen werden, die in Energiebändern angeordnet sind.
Kontinuierliche ist es in Wirklichkeit auch nicht, man bezeichnet es nur so, da die Abstände sehr gering werden und es nciht mehr praktikabel ist, es als diskret zu betrachten.
Durch Kristallstruktur des körpers und den Orbitalen der Elektronen. Diese teilen sich dann auch nochmal auf bei Magnetfelder zum Beispiel. Siehe Feinstruktur/Hyperfeinstruktur.
Und wie kommen die verschiedenen energieniveaus zustande?