Photonenstrahlung

Photonenstrahlung bezeichnet die Emission von Photonen durch ein physikalisches System. Typische Ursachen sind die Beschleunigung oder Abbremsung geladener Teilchen sowie Übergänge zwischen diskreten Energiestufen in Atomen oder Molekülen. In der Quanten-Elektrodynamik entsprechen Photonen den Quanten des elektromagnetischen Feldes, und ihre Emission oder Absorption ist mit Zustandsänderungen des Systems verbunden.

Zu den wichtigsten Emissionsmechanismen gehören spontane Emission in angeregten Atomen und Molekülen; Bremsstrahlung durch Wechselwirkung geladener Teilchen mit Feldern oder Kernen, die ein kontinuierliches Photonenspektrum liefert; Synchrotronstrahlung von hochbewegten Ladungsträgern in Magnetfeldern; Thermische Strahlung eines Körpers im thermischen Gleichgewicht, beschrieben als Schwarzkörperstrahlung.

Charakteristische Eigenschaften sind die Photonenergie E = h f; Spektren: Linien bei atomaren Übergängen, kontinuierliche Spektren bei Brems-, Synchrotron- oder Thermischer Strahlung; Abhängigkeiten von Emissionsmechanismus, Richtung und Polarisation.

Bedeutung und Anwendungen: Bremsstrahlung ist Hauptprozess in Röntgenröhren und spielt eine zentrale Rolle in medizinischer Bildgebung und industrieller Prüfung; in der Astrophysik liefern Brems- und Synchrotronstrahlung Signale aus kosmischen Quellen wie Supernovaüberresten oder aktiven Galaxienkernen; in der Spektroskopie und bei Detektoren dienen Photonenemission und -messung als zentrale Größen; stimulierte Emission ist Grundlage von Lasern.

Forschungsthemen umfassen die theoretische Beschreibung von Emissionen in Festkörpern, Plasmen und Teilchenbeschleunigern sowie experimentelle Bestimmungen von Spektren, Polarisation und Timing.