Umrechnung der einzelnen Energieangaben

Die Einheiten Elektronenvolt (eV), Frequenz (v), Wellenlänge (l) und Wellenzahl (v^~) sind als Energieeinheiten oder als energieproportionale Einheiten äquivalent und lassen sich ineinander umrechnen.

Ein Elektronenvolt ist die kinetische Energie, die ein einfach geladenes Teilchen aufnimmt, wenn es mit 1 Volt elektrischer Spannung beschleunigt wird. Die Wegstrecke der Beschleunigung und die Masse des Teilchens sind dabei nicht relevant, da sich diese Größen nicht auf die Energieaufnahme auswirken. Unter Anwendung des Welle-Teilchen-Dualismus kann diese Energieangabe auch auf Teilchen angewendet werden, die keine Ruhemasse besitzen (z. B. Photonen).

Die Frequenz des Lichts ist über die PLANCKsche Formel  E = hv  (h...PLANCKsches Wirkungsquantum) direkt mit der Energie der Strahlung verknüpft und wird deshalb in der Spektroskopie oft als synonyme Energiebezeichnung genutzt.

Die Wellenlänge des Lichts ist über die Lichtgeschwindigkeit c mit der Frequenz durch  l = c / v  verknüpft. Prinzipiell ist deshalb die Wellenlänge ebenfalls energieäquivalent. Zu beachten ist jedoch zum Einen die "umgekehrte" Proportionalität (E ~ ¹/_l) und zum Anderen der Bezug auf die Lichtgeschwindigkeit c. Diese hängt aber vom Brechungsindex n des Mediums ab: c=c₀/n mit c₀ als Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Daher ist die Wellenlänge des Lichts in der Atmosphäre leicht anders als im Vakuum. I.A. beziehen sich Spektroskopiker bei ihren Angaben auf das Vakuum, so dass man leicht die Wellenlänge in einem Medium mit Brechungsindex n daraus ausrechnen kann.

Die Wellenzahl v^~ ist per Definition der Kehrwert der Wellenlänge:  v^~ = 1 / l . Die Wellenzahl ist direkt proportional der Energie der Strahlung  E = h * c * v^~  und wird üblicherweise in Wellenzahlen (cm^-1) angegeben. Die Entstehung dieser  Einheit hat historische Ursachen. Bei der interferometrischen Messung der Wellenlänge monochromatischer Strahlung wurde ein Interferometerspiegel bewegt und die Anzahl der Interferenzen pro Weglänge gezählt. Diese Angabe der Anzahl der Interferenzen wurde auf eine Wegstrecke von einem Zentimeter bezogen und führte zu der Einheit "Interferenzen/cm" oder cm^-1, also zu den Wellenzahlen.

Die Einheiten lassen sich wie folgt ineinander umrechnen:

 

	l [µm] = 10000 / v~ [cm-1]
	v [Hz] = 3 * 1010 * v~ [cm-1]
	E [eV] = 1 / 8065,5 * v~ [cm-1]

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