DipolÜbergänge

Dipolübergänge bezeichnen in der Quantenphysik und Spektroskopie Übergänge zwischen energetischen Zuständen, bei denen ein elektrisches Dipolmoment zwischen den beteiligten Zuständen nicht verschwindet. Solche Übergänge werden durch die Wechselwirkung eines Teilchens mit einem elektromagnetischen Feld, meist Licht, ausgelöst und erfüllen die Dipol‑Auswahlregeln, die aus der Erhaltung des Gesamtdrehimpulses und der Parität resultieren.

Im Kontext atomarer und molekularer Spektren treten Dipolübergänge häufig bei Elektronenkonfigurationen auf, bei denen ein Elektron von einem Orbital mit niedrigerer Energie in ein höheres Orbital übergeht. Die Transition ist optisch aktiv, wenn das Matrixelement des elektrischen Dipoloperators zwischen Anfangs‑ und Endzustand von null verschieden ist. Für atomare Systeme gilt Δl = ±1 (Änderung der Bahndrehimpulsquantenzahl) und Δm = 0, ±1 (Änderung der magnetischen Quantenzahl). In Molekülen führen Änderungen der Symmetrie der Schwingungs‑ und Rotationszustände zu charakteristischen Infrarot‑ und Raman‑Spektren.

Dipolübergänge sind grundlegend für die Analyse von Materialeigenschaften: Sie bestimmen die Absorptions- und Emissionslinien in der Optik, die Relaxationszeiten in der Kernspinresonanz sowie die Leitfähigkeit in Halbleitern, wo intraband‑Dipolübergänge das Drude‑Verhalten erklären. Experimentell werden sie mittels UV/Vis‑Spektroskopie, Infrarotspektroskopie, Elektronenspinresonanz und Zeit‑aufgelösten Lasermessungen untersucht. Die Kenntnis von Dipolübergängen ermöglicht die Bestimmung von Energie­lücken, Bandstrukturen und Bindungsstärken und ist damit ein zentrales Werkzeug in Physik, Chemie und Materialwissenschaften.