Molekularspektroskopie: Absorption und Emission

In einem Molekül existieren diskrete Energiezustände, die als Quantenzustände bezeichnet werden. Jeder Quantenzustand – sei er elektronisch, schwingend oder rotierend – ist einzigartig, hat einen bestimmten Energiewert und ist durch Energielücken von anderen seiner Art getrennt.

Beim Absorbieren eines Photons elektromagnetischer Strahlung kann ein Molekül auf ein höheres Energieniveau angeregt werden. Infolgedessen erfährt es eine Relaxation auf ein niedrigeres Energieniveau, indem es ein Photon aussendet.

Das Molekül kann nur Photonen mit bestimmten Energien absorbieren oder emittieren, die den Energielücken zwischen diesen Energieniveaus entsprechen. Jeder Übergang ist also frequenz- oder wellenlängenabhängig.

Dementsprechend kommt es in einem Molekül zu unterschiedlichen Arten der Anregung, abhängig von der Wellenlänge der Strahlung.

Zum Beispiel werden Photonen im Mikrowellenbereich absorbiert, um die interne Bindungsrotation zu verändern, während Photonen im Infrarotbereich die Energie besitzen, die erforderlich ist, um die Frequenz von Bindungsschwingungen zu ändern.

Photonen im UV-sichtbaren Bereich können Elektronen zu höheren elektronischen Energiezuständen anregen.