LichtMaterieWechselwirkungen

Die Licht-Materie-Wechselwirkung beschreibt die Interaktion elektromagnetischer Strahlung mit Materie. Auf mikroskopischer Ebene treten Photonen mit Atomen oder Molekülen in Kontakt, wobei Energie und Impuls übertragen werden können. Typische Prozesse umfassen Absorption, Transmission, Reflexion, Brechung und Streuung; die konkrete Ausprägung hängt von Frequenz, Polarisation, Materialstruktur und elektronischen Zuständen ab.

Bei der Absorption werden Photonenenergie und Elektronen angeregt, was zu Zustandsänderungen, Wärmeentwicklung oder späterer Lichtabgabe führen kann (z. B. Fluoreszenz oder Phosphoreszenz). Emission beschreibt das gezielte Abstrahlen von Licht durch angeregte Systeme, sowohl spontan als auch stimuliert. Die Streuung führt Licht in andere Richtungen um, wobei Rayleigh-, Mie- oder Raman-Streuung gängige Kategorien bilden. Reflektion und Transmission entstehen an Grenzflächen; Grenzprozesse und das Brechungsgesetz (Snellsches Gesetz) bestimmen Richtungen und Intensitäten.

Die theoretische Beschreibung verbindet klassische Elektrodynamik (Elektromagnetische Felder, Grenzflächenbedingungen) mit Quantenmechanik bzw. Quanten electrodynamik, wobei Photonen als Quanten des Felds und Elektronenzustände die Wechselwirkung maßgeblich bestimmen. Praktisch zeigt sich Licht-Materie-Wechselwirkung in Bereichen wie Spektroskopie, Photovoltaik, Lichtmikroskopie, Lasertechnologie und Optoelektronik.