Energiezustände
Die Energie der Kerndistanz ist gequantelt, d.h.,
nur fest definierte Energiedifferenzen sind möglich.
Diese Energiestufen sind vergleichbar mit der Zahl der
Hauptschwingungen in einer Saite.
Sie werden angedeutet mit den Vibrationsquantenzahlen V (siehe Figur)
und können im Potentialtopf die durch horizontale Linien
angedeuteten Energien haben.
Superponiert gibt es die Rotationsquantelung J (nicht in der Figur angegeben).
Photonanregung
Die Elektronen der Atome können die Energie eines auftreffenden Photons
von genau richtigem Energie (oder Wellenlänge) absorbieren
und sie bringen dadurch das Molekül in einen angeregten Zustand.
Es gibt viele solche Zustände.
Die zwei wichtigsten sind in der Figur mit der etwaigen Wellenlänge
der dafür notwendige Photonen angegeben.
Die Energie dieser angeregten Zustände ist selbstverständlich je
für sich überlagert von der schon erwähnten Kerndistanzenergie.
Das zur Anregung absorbierte Photon verschwindet damit
aus dem von einem Stern auf uns zugehenden Lichtstrahl.
Das Fehlen solcher Photonen sieht man im Spektrum als Absorptionsstruktur.
Absorption durch H2 findet nur bei Wellenlängen im Bereich von 1000 bis 1100Å statt. Diesen Spektralbereich war mit ausreichender Spektralauflösung bisher nur mit dem Copernicus Satelliten (1972-1981) zugänglich. Der wohlbekannte IUE Satellit konnte nur bei Wellenlängen grösser als etwa 1200Å messen.
Strossanregung
Auch Stösse mit anderen Teilchen können das H2 in
einen angeregten Zustand versetzen.
Kollisionen mit niedriger Stossenergie können den Kernabstand anregen.
Bei häufigen Kollisionen bildet sich in einer Ansammlung von H2
allmählich eine Verteilung der H2-Moleküle
über die verschiedenen möglichen Anregungszustände.
Diese Anregung kann mit Hilfe von Emission im nah-infraroten Teil
des Spektrums abgebaut werden (siehe SuW 28, 648 [11/1988]).
Unter Gleichgewichtsbedingungen wird diese Verteilung durch die
Boltzmannstatistik gegeben, mathematisch identisch mit der Gauss-Funktion
(wie sie auf dem 10 Markschein abgebildet war).
Wenn in Kollisionen mit anderen schnellen Teilchen
eine Energie von mehr als 4.5 eV übertragen würde,
dann wird das Molekül dissoziert.
Quasimoleküle
Wenn zwei H-Atome relativ eng an einander vorbeifliegen ohne sich zu binden,
so bilden sie dennoch kurzfristig ein H2-Molekül
das "Quasi-Molekül" genannt wird.
Wenn sich in diesem Zustand gerade ein Photon geeigneter Energie anbietet,
kann es auch absorbiert werden und einer der Elektronen anregen.
Geeignete Bedingungen für dieses Phänomen findet man in
Sternatmosphären höherer Dichte.
Dort wird eine solche Photonabsorption
über einen breiteren Bereich von Photonenergien möglich sein.
Der Grund dafür ist dass
die aktuellen Kerndistanzen der sich im Vorbeiflug befindlichen Kerne
breit gestreut sind, was auch zu einer Streuung
der dementsprechend erforderlichen Absorptionsenergie führt.
Diese Art der Absorption liefert breite Einsenkungen im Spektrum
solcher Sterne bei 1600 und 1078Å.
Das Phänomen tritt auch auf beim Vorbeiflug von einem H-Ion
(einem Proton) an einem H-Atom,
wobei sich das Quasi-Molekül H2+ bildet.
Hier gibt es Absorption bei 1400 und 1060Å.
K.S. de Boer und N. Kappelmann; Feb. 2002