Квантовая и оптическая электроника. Практикум. Евтушенко Г.С - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

8
фиксирована, а размыта. Поэтому существует некоторое распределение
интенсивности излучения (и поглощения) по частоте, и принято гово-
рить, что спектральная линия (излучения либо поглощения) отдельного,
атома имеет естественное уширение. При этом
форма линии описывает-
ся функцией:
() ()
2
2
00
ГГ
S νν νν
2 π 4
⎡
⎤
−= ⋅− +
⎢
⎥
⋅
⎣
⎦
, (4)
где ν
0
–резонансная частота, ширина линии
12
11
Г
tt
=
+ , причем выпол-
няется условие нормировки
()
0
S ννdν 1
∞
−∞
−
=
∫
. Естественное уширение
отличается минимальной шириной. Форма спектральной линии (4) ре-
зонансного типа называется лоренцевой. Ширина линии излучения ве-
щества намного больше естественной, поскольку имеет место взаимо-
действие (столкновение) атомов, сокращающее время жизни каждого из
уровней, а также действуют другие механизмы уширения.
Уширение называется однородным, когда центры линий излучения
всех атомов совпадают
, линия каждого отдельного атома и, следова-
тельно, линия вещества уширяются в одинаковой степени. Однородное
уширение сохраняет лоренцеву форму линии (4). В твердых телах оно
возникает за счет взаимодействия атомов с решеткой, а газах – вследст-
вие соударений атомов.
В случае излучения атомами газа большое значение имеет их теп-
ловое движение со скоростями
u, подчиняющееся распределению Мак-
свелла. Движение атома приводит к эффекту Доплера. Одновременное
излучение совокупности движущихся атомов создает в полосе частот
порядка
z0
u ν
c
⋅
± , где u
z
– проекция скорости атома на направление
0
k
J
JG
,
вокруг частоты ν
0
непрерывное наложение однородно уширенных ли-
ний излучения отдельных атомов
(
)
S νν
D
−
со сдвинутыми относитель-
но ν
0
резонансными частотами, где
()
2
2
z0
0
Г u νГ
S νν νν
2 π c4
D
⎤
⎛⎞
−= ⋅−− +
⎥
⎜⎟
⋅
⎝⎠
⎥
⎦
Форма результирующей линии симметрична из-за равной вероятности
u
z
>0 и u
z
<0, но не повторяет форму лоренцевой, так как вклад атомов в
интенсивность излучения на данной частоте ν
D
зависит от их числа, а
число – от их скорости. Поэтому уширение линии является неоднород-
ным.

Страницы