Elektromagnetische golven

Een elektromagnetische golf bestaat uit tranversaal, dus loodrecht gericht op de bewegingsrichting, onderling loodrecht oscillerende elektrische en magnetische velden. Een atoom in de buurt van een dergelijke passerende lichtgolf reageert primair op de elektrische component. Als de golflengte groot is ten opzichte van de grootte van het atoom, dan kunnen we de ruimtelijke uitgebreidheid van het veld verwaarlozen. Dit is voor zichtbaar licht met een typische golflengte van 5000 Å het geval, want een atoom heeft een grootte in de orde van 1 Å. Het atoom staat in dat geval bloot aan een sinusvormig oscillerend elektrisch veld, ${\bf E} = E_0 \cos{(\omega t)} {\bf k}$, als de golf gepolariseerd is in de $z$-richting. De Hamiltoniaan die de storing beschrijft is dan $H^\prime = -qE_0z\cos{(\omega t)}$, met $q$ de lading van het elektron. Er geldt dan

$$H_{ba}^\prime = -{\mathcal{P}}E_0\cos{(\omega t)},    {\rm met}     {\mathcal{P}} \equiv q<\psi_b \vert z \vert \psi_a >.$$ (618)

Typisch is $\psi$ een even of oneven functie van $z$ en in beide gevallen is $z\vert \psi \vert^2$ oneven, en zal de integraal nul opleveren. Dit bevestigt onze gebruikelijke aanname dat de diagonale matrixelementen van $H^\prime$ gelijk aan nul zullen zijn. De interactie van licht met materie wordt dus beheerst door precies de soort storingsrekening die we in de vorige paragraaf bestudeerd hebben, met $V_{ba} = - {\mathcal{P}}E_0$.