rubidium
Physics Lab Experiment on Doppler-Free Spectroscopy of Rubidium (german)
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Physics Lab Experiment on Doppler-Free Spectroscopy of Rubidium (german)
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This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Doppler-freie Spektroskopie von Rb
Dieses Experiment zeigt, wie die Energie der Zustände in Atomen und die Übergänge zwischen ihnen mit Hilfe der Quantenmechanik korrekt beschrieben werden können. Es ist ein Beispiel für quantenmechanische Drehimpulsaddition in Aktion.
Im Experiment werden Energieabstände zwischen Übergängen in Rubidiumatomen gemessen, die etwa 7 Größenordnungen kleiner sind als die Energie des Übergangs selbst. Dabei macht man sich den Umstand zu- nutze, dass man nur relative, nicht aber absolute Energien genau messen muss.
Die zu messenden Energieabstände sind so klein, dass die thermische Bewegung der Atome zu einer Doppler-Verschiebung führt, die alles überdecken würde. Im Experiment verwenden wir eine nichtlineare optische Methode, um nur Atome zu beobachten, die sich relativ zum Laserstrahl nicht bewegen.
Arbeitsaufträge
Messen Sie ein Doppler-freies Spektrum der D2-Linien von Rubidium und geben Sie die zugehörigen Übergänge an.
Bestimmen und diskutieren Sie die Abweichung zwischen den tabellierten und gemessenen Doppler-freien Linienposition.
Messen Sie das Doppler-verbreiterte Absorptionsspektrum bei verschiede- nen Temperaturen.
Bestimmen Sie die Temperaturabhängigkeit der Dopplerverbreiterung und vergleichen Sie diese mit Ihren Erwartungen.
Bestimmen Sie die Temperaturabhängigkeit der Teilchenzahldichte und vergleichen Sie diese mit Ihren Erwartungen.
Bonus: Untersuchen Sie den Einfluss der Leistung von Abfrage- und Sätti- gungsstrahl.
Bonus: Versuchen Sie, möglichste schmale Linien zu erreichen.
Bonus: Vergleichen Sie die Amplituden der Linien mit einem passenden Modell.
Zum Skript
Der Text wurde mit der LaTeX-Klasse 'tufte-book' von Bil Kleb, Bill Wood und Kevin Godby gesetzt, die sich der Arbeit von Edward Tufte annähert. Ich habe viele der Modifikationen angewandt, die von Dirk Eddelbüttel im R-Paket 'tint' eingeführt wurden. Die Quelle ist vorerst LaTeX, nicht Markdown.
Owner
- Name: Lippitz Lab
- Login: Lippitz-Lab
- Kind: organization
- Email: markus.lippitz@uni-bayreuth.de
- Location: Germany
- Website: https://www.ep3.uni-bayreuth.de/
- Repositories: 2
- Profile: https://github.com/Lippitz-Lab
Lippitz Lab at University of Bayreuth
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title: >-
Physics Lab Experiment on Doppler-Free Spectroscopy of
Rubidium (german)
message: >-
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type: software
authors:
- given-names: Hannah
family-names: Bleiner
- given-names: Valentin
family-names: Dichtl
- given-names: Markus
family-names: Lippitz
orcid: 'https://orcid.org/0000-0003-1218-6511'
- {}
repository-code: 'https://github.com/Lippitz-Lab/Rubidium'
abstract: |2-
Instructions for the laboratory experiment 'Doppler-free spectroscopy of rubidium' in the
third year of the Bachelor of Physics.
license: CC-BY-SA-4.0
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