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Rydbergatome sind Atome mit einem hochangeregten äußeren Elektron$ n >> 1 $, mit maximalem Bahndrehimpuls $ l=n-1 $.

Aufgrund der Tatsache, dass der mittlere Bahnradius für große $ n $ stark anwächst ($ <r>_{n,l=n-1}\sim a_0 n^2 $, sieht dieses äußere Elektron den Kern und die anderen Elektron als effektive einfach positive Punktladung. Dadurch entspricht seine Wellenfunktion einfach einem Wasserstofforbital (wobei natürlich die Kernmasse angepasst werden muss $ m_K=Am_p $).

Wasserstoff-Wellenfunktionen mit $ n >> 1,\;l=n-1,\; |m_l|=l $ haben ihre maximale Aufenthaltswahrscheinlichkeit in einem Kreisring in der x-y-Ebende um den Kern. Sie entsprechen daher am ehesten dem klassischen Keplerproblem und damit der klassischen Anschauung von Atomorbitalen.

Rydbergatome haben eine hohe Lebensdauer ($ \sim \mu s $, da $ l $ und $ m_l $ maximal sind und sie aufgrund der Dipol-Auswahlregeln nur in einen Zustand mit $ \Delta m =-1 $ zerfallen können. Die Übergangsenergie ($ E_n-E_{n-1}\sim Ry_\infty \left( \frac{1}{n^2} - \frac{1}{n^2-2n +1}\right)\sim 2Ry_\infty \frac{1}{n^3} $) ist deshalb sehr klein, die Linienbreiten dieser Niveaus sind maximal von der gleichen Größenordnung und aufgrund der Unschärferelation sieht man deshalb leicht, dass das zu einer mindestens mit $ n^3 $ anwachsenden Lebensdauer führt. (Tatsächlich hat die Übergangsrate für spontane Emission eine noch stärkere Energieabhängigkeit)

Alkaliatome lassen sich besonders gut in solchen Rydbergzuständen preparieren, da sie ein äußeres s-Elektron in einer unabgeschlossenen Schale besitzen. Typische Anregungsniveaus haben als Hauptquantenzahl $ n\sim 50 $.