3.2 Stereo-ATI-Spektrometer - Goethe-Universität

2 Theoretische Grundlagen
2.1 Atome in starken Laserfeldern
Im Folgenden soll das Verhalten von Atomen in intensiven Laserfeldern betrachtet
werden. Dazu wird einleitend geklärt, welche Faktoren die Intensität eines Laserfeldes
beeinflussen. Allgemein definiert man diese als:
I = P
A
(2.1)
Dabei sind P die Leistung des Lasers und A die bestrahlte Fläche. Mit der Definition
der Leistung P = E , wobei E die Gesamtenergie bezeichnen soll, erhalten wir
t
I = E
A · t
(2.2)
In diesem Fall bezeichnet t die Pulsdauer. Daraus folgt, dass die Laserintensität
bei höherer Gesamtenergie bzw. niedrigerer Bestrahlungsfläche und/oder geringerer
Pulsdauer ansteigt. Aus dieser Feststellung wird sofort klar, warum es in der Praxis
oftmals das Ziel ist, möglichst kurze Laserpulse zu erzeugen: Die Intensität soll
maximiert werden.
Weiterhin können wir die Intensität mit der Beziehung
I = 1 2
c0ɛE
2
(2.3)
beschreiben, wobei c0 die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, ɛ die Permittivität und
E die elektrische Feldstärke angeben. Diese Gleichung werden wir weiter unten für
eine Umformung verwenden.
Im folgenden Verlauf werden zentrale Begriffe wie das ponderomotive Potential sowie
der Keldysh-Parameter eingeführt. Dabei wird zunächst untersucht, wie sich freie
Elektronen im Laserfeld verhalten. Anschließend wird die Frage beantwortet, wie
freie Elektronen im Laserfeld überhaupt entstehen können, d.h. welche Ionisationsmechanismen
es gibt. Zuletzt erfolgt eine Diskussion der möglichen Rückstreuung
des Elektrons am Ion.
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