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Über die Farben der Sonne und des Himmels: Rayleigh- und Miestreuung in Demonstrationsexperimenten
(2002)
In der Natur kommen Wassertropfen in verschiedenen Größen vor. Kleine Tröpfchen von etwa 10 μm sind üblich in Nebel und Wolken, während Regentropfen bis zu 5 mm Durchmesser erreichen können. Größere Tropfen können oszillieren, während kleinere im Allgemeinen kugelförmig sind. Offensichtlich können Wassertropfen nicht beliebig groß werden. Welche Faktoren beschränken die mögliche Größe?
Manch einer kennt die Show-Darbietungen, bei denen ein Sportler mit bloßen Händen oder Füßen Mauersteine oder Holzplatten zertrümmert. Schon lange sind die physikalischen Hintergründe der Bruchmechanik und Dynamik bekannt, die diese scheinbar unmöglichen Kunststücke erlauben. Dennoch steht das Verständnis der physikalischen Bewegungsgesetze häufig im Gegensatz zu unserer Alltagserwartung.
Die moderne optische Spektroskopie kann geringste Substanzmengen nachweisen. Für schnelle Routinemessungen reichen konventionelle Zweistrahl-Spektralphotometer. Eine wesentlich höhere Nachweisempfindlichkeit im ppm- oder sogar ppb-Bereich ermöglichen das Atomabsorptions-Spektrometer (AAS) und das Fourier-Transformations-Infrarot-Spektrometer (FTIR). Ein AAS atomisiert die Probe vollständig und weist dann einzelne Elemente nach. Deshalb ist es zum Beispiel für die Schwermetall-Analyse geeignet. Bei der Analyse von Molekülen dominieren heute FTIR-Geräte. Ihr Herzstück ist meist ein Michelson-Interferometer. Zusammen mit schnellen Fourier-Algorithmen erlaubt es, sehr schnell breite Spektren aufzunehmen. Stationäre und mobile FTIR-Geräte können vielfältig eingesetzt werden.
Width of cluster plasmon resonances: Bulk dielectric functions and chemical interface damping
(1993)
The damping of collective electron resonances in clusters which develop into plasmon polaritons at larger sizes is investigated for free, supported, and embedded neutral metal clusters. Embedding of free 2 nm Ag clusters of 2-nm diameter into a SiO2 matrix leads to an increase of the width of the resonances by more than a factor of 3. The optical spectra are compared with the Mie theory using size-effect-modified dielectric functions of the solid state. The results corroborate the assumption that the widths of the resonances strongly depend on chemical interface effects. The results are briefly discussed with regard to limited-mean-free-path and quantum-size-effect theories and a recent approach by Persson. It is demonstrated that the widths of the spectra of supported and embedded clusters have to be interpreted with care since true intrinsic size effects of the clusters appear to be less effective than previously believed and can be obscured by the chemical interface damping.
© 1993 The American Physical Society