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76 KAPITEL 3. STREULICHTMETHODEN
Abbildung 3.22: Wird ein Molekül durch Aufnahme eines Photons angeregt (hier
virtuelle Zustände V1 und V0) und zerfällt anschließend durch Photonenemission
wieder in einen tieferliegenden Endzustand, so können sich Anfangs- und Endzustand
in ihrer Vibrations- oder Rotationsquantenzahl unterscheiden. Die entsprechende
Differenzenergie wird dem emittierten Photon entzogen (Stokes) bzw. zugeschlagen
(Anti-Stokes) [Holl98] .
satz zu Rayleigh- und Brillouin-Streuung nicht an Konzentrationsfluktuationen sondern an
Fluktuationen der Polarisierbarkeit im Innern einzelner Moleküle statt. Im wichtigsten Fall
sind hierfür Vibrationen und /oder Rotationen der Moleküle verantwortlich, bei denen αP
von der momentanen Amplitude oder Orientierung zwischen Molekülachse und Polarisationsrichtung
des einfallenden Lichts abhängt. Da thermisch angeregte Moleküle im streuenden
Medium unabhängig voneinander schwingen, ist Raman Strahlung inkohärent 6 .
Für Schwingungen soll eine elementare Ableitung gegeben werden: αP läßt sich in einer Taylor
Reihe nach den Normalkoordnaten uk (û = êx, êy, êz) entwickeln:
αP = α0 + � ∂αP
∂uk
Die Schwingung sei in erster Näherung harmonisch
uk = α0 + ∇α�u (3.65)
uk(t) = u0 sin(ωkt + ϕk) (3.66)
6 Zur Möglichkeit der Erzeugung kohärenten Raman-Lichts siehe später