Оптическая и квантовая электроника. Светцов В.И. - 12 стр.

увеличению скорости обмена энергией между частицами и, следовательно, к
уменьшению времени жизни атома в возбужденном состоянии. Форма
спектральной линии, уширенной за счет столкновений, будет описываться
функцией Лоренца, как и при естественном уширении. Но время жизни атома в
возбужденном состоянии будет определяться временем столкновения. Из
кинетической теории газов время столкновения равно:

     τ ст   =
              ( MkT / π)
                         0,5
                                                                   (1.24)
               16a 2 P
где a - эффективный боровский радиус атома, Р - давление газа.
       Оценки показывают, что при пониженных давлениях уширение за счет
столкновений в газе меньше доплеровского (например, в условиях работы
гелий-неонового лазера), а при давлениях порядка атмосферного это уширение
может быть преобладающим (некоторые типы лазеров на углекислом газе).
       3. Уширение в твердых телах.
       В твердых активных веществах важной причиной уширения
спектральных линий являются неоднородности кристалла и тепловые
колебания решетки. Чем выше температура кристалла, тем сильнее колебания.
При этом активные ионы оказываются расположенными в переменных полях,
модулирующих положение энергетических уровней и тем самым уширяющих
спектральную линию. Так, например, ширина спектральной линии
люминесценции рубина при 300 К составляет 330 ГГц, а при 77 К 10 ГГц.
Кроме того, из-за возможного неоднородного окружения активного иона,
обусловленного неоднородностями кристалла или посторонними дефектами,
возникает дополнительное уширение спектральной линии. Последнее особенно
заметно проявляется в активированных стеклах, где окружение каждого из
активных ионов различно.
       4. Уширение линий в магнитных и электрических полях.
       При воздействии внешнего магнитного поля на квантовую систему
происходит расщепление энергетического уровня Ем на несколько подуровней
gm. Это расщепление, сопровождающееся уширением спектральной линии,
называется эффектом Зеемана, а число gm различных состояний - кратностью
(степенью) вырождения уровня.
       Расщепление и смещение энергетических уровней под действием
внешнего электрического поля называется эффектом Штарка. Различают



                                   15